基于DWT的汽油机爆震实时控制系统研究

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1、中图分类号：TK411学校代码：10213UDC：629密级：公开硕士学位论文基于DWT的汽油机爆震实时控制系统研究硕士研究生：张琨导师：宋宝玉教授申请学位：工学硕士学科：车辆工程所在单位：汽车工程学院答辩日期：2009年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK411UniversityCode:10213UDC:629Security:OpenDissertationfortheMaster’sDegreeSTUDYONGASOLINEENGINEKNOCKREAL-TIMECONTROLSYSTEMB

2、ASEDONDWTCandidate:ZhangKunSupervisor:Prof.SongBaoYuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:VehicleEngineeringAffiliation:CollegeofAutomobileEngineeringDateofOralExamination:June,2009DegreeConferringInstitution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要

3、火花点火式发动机广泛应用于各种汽车。爆震是汽油机的一种不正常燃烧状态，严重爆震会使汽油机各项性能全面下降，甚至损坏发动机。但是汽油机工作在爆震边缘时将获得最佳动力性和经济性，因此检测汽油机爆震并控制汽油机的点火提前角使其工作在爆震边缘有重要意义。本文研究Mallat小波分解及重构算法，提出了消除Mallat单子带重构算法过程中产生频率折叠的方法，并应用该算法从汽油机振动信号中提取出爆震特征。分析d2子带信号特征，提出了基于DWT（DiscreteWaveletTransform,离散小波变换）的特征域信号平均能量的爆震强度评价方法，

4、研究表明该方法精度较高，运算量小，同时方便离散小波变换应用于爆震实时控制。基于DWT分析汽油机振动信号特征，提出适于实时应用的爆震控制策略。该策略根据发动机的转速和负荷将发动机的工作状态划分为爆震区和非爆震区，两者采用不同的控制策略。发动机在非爆震区域工况下，其最佳点火提前角为初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角之和。爆震区最佳点火提前角为基本点火提前角、爆震修正和其他修正之和。应用Matlab/AlteraDspBuilder建立基于离散小波变换的汽油机爆震实时控制系统。在Simulink环境下对该模型进行功能仿真，应用

5、SignalCompiler将生成的模型转化为VHDL代码。使用ModelSim对VHDL代码进行RTL级仿真，应用QuartusII对VHDL代码进行编译适配、静态时序仿真和管脚绑定。选择合适的FPGA（FieldProgrammableGateArray,现场可编程门阵列）开发板完成工程文件的下载。开发FPGA与ECU(ElectronicControlUnit,电子控制单元)之间的通信接口，方便ECU对爆震实时控制系统反馈以及本控制系统的扩展应用。本文将离散小波变换应用于爆震特征提取，实现了对汽油机爆震的实时精确控制。关键词：

6、爆震；DWT；控制策略；强度判定；FPGA--I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSI(SparkIgnition)enginehasbeenwidelyusedinvariousautomobiles.Knockisakindofabnormalcombustion.Heavyknockworsenstheperformanceofgasolineengineorevendamageit,butweakknockimprovesthedynamicperformanceandthefueleconomyofit.The

7、reforemeasuringknockandcontrollingtheadvanceignitionangletomaketheengineworkatthestateofweakknockareveryimportant.Accordingtothecharacteristicsofthed2sub-bandsignals,theknockintensitydeterminationisraisedbasedontheaverageenergycharacteristicsoftheknocksignal,itisofhigh

8、accuracy,withasmallamountofcomputing,andisconvenienttotheapplicationofdiscretewavelettransformforreal-timecontrol.The