基于MATLAB算法輸出的電控柴油機油量控制開發系統和方法技術方案

本發明專利技術涉及一種基于MATLAB算法輸出的電控柴油機油量控制開發系統，包括PC機油量管理開發平臺，由MATLAB/Simulink算法開發平臺和CodeWarrior編譯開發環境組成，將整個上層油量控制算法和底層軟件編譯鏈接生成可執行的elf文件；一個BDM背景調試模式接口，用于下載elf文件到電控單元存儲器；一個電控單元ECU，用于控制電控單體泵柴油機進行油量控制算法驗證。本發明專利技術還提供了一種對應的方法，采用模塊化思想，利用MATLAB/Simulink工具進行油量算法的建模和仿真，用算法輸出功能將其轉化為標準的C代碼；底層軟件由手寫C代碼組成，將上層的控制油量量化為電磁閥噴射驅動的起始時刻和持續時間，在CodeWarrior編譯環境下將上述兩部分代碼編譯生成控制器代碼，在不失靈活的同時節省了開發時間。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及柴油機燃油供給系統的控制領域，主要是一種基于MATLAB算法輸出的電控柴油機油量控制開發系統和方法。
技術介紹
電控柴油機對噴射油量的控制是各種燃油噴射系統的核心技術之一，快速而有效的油量控制開發系統和方法是整個燃油噴射系統開發和配套的關鍵。當前，基于手寫代碼的電控柴油機油量控制開發系統和方法有如下缺陷 1)周期長。軟件開發和硬件開發不能同步進行，軟件開發需在硬件較為完善的情況下進行； 2)不可靠。對于復雜油量控制算法，不易發現手寫代碼的程序錯誤和缺陷； 3)移植難。手寫油量控制算法規范性弱，不利于在不同硬件平臺上移植。以往采用手寫代碼進行油量控制算法的開發往往耗時費力，且所開發的油量控制算法的修改和移植具有平臺的局限性，不利于產品的更新換代。
技術實現思路
本專利技術的目的在于為彌補上述不足，本專利技術提供了一種基于MATLAB算法輸出的電控柴油機油量控制開發系統和方法。本專利技術所述的基于MATLAB算法輸出的電控柴油機油量控制開發系統，其特征在于包括 一個PC機油量管理開發平臺，由MATLAB/Simulink算法開發平臺和CodeWarrior編譯開發環境組成；將MATLAB/Simulink油量控制算法模型進行算法輸出生成油量控制算法，并和底層軟件的傳感器信號采集例程、驅動例程一起編譯鏈接生成可執行的elf文件；一個BDM背景調試模式接口，用于下載elf文件到電控單元ECU的存儲器中； 一個電控單元ECU，采集電控單體泵柴油機傳感器信號，結合存儲器中的油量控制算法，計算出該發動機工況下需要的噴射油量和噴射定時，并將噴射油量轉化為該工況下的噴射脈寬，最后控制柴油機電控單體泵在給定燃油壓力下將燃油在指定時刻以指定持續時間噴入汽缸，實現柴油機工作循環的燃油供給，以此進行柴油機油量控制算法驗證。本專利技術所述的PC機油量管理開發平臺采用MATLAB/Simulink算法開發平臺進行油量控制算法的模塊化建模和仿真，利用其算法輸出功能將控制算法模型自動生成標準的C代碼，用以集成到整個電控單元ECU軟件中。本專利技術在CodeWarrior編譯開發環境下根據電控單元E⑶中微控制器的不同模塊和不同的控制對象要求，手寫C代碼封裝這些控制要求成為底層軟件，從而實現底層軟件的模塊化。本專利技術還提供了一種基于MATLAB算法輸出的電控柴油機油量控制開發方法，其步驟如下 1)根據柴油機上的信號傳感器輸入處理與驅動輸出需求，在CodeWarrior編譯開發環境下采用標準的C代碼編寫對應的模塊驅動例程，包括傳感器信號采集例程和驅動例程，并將其封裝成功能函數，形成底層軟件； 2)根據柴油機的控制功能需求，在MATLAB/Simulink開發環境下建立油量控制模型，并在該環境下進行仿真分析； 3)將油量控制模型進行算法輸出，自動生成標準C代碼組成的油量控制算法； 4)在CodeWarrior編譯開發環境下將油量控制算法和底層軟件進行集成，編譯生成可執行的elf文件，并用BDM背景調試接口將其下載到電控單元的存儲器中。本專利技術的所述底層軟件是根據電控單元微控制器不同的片上資源模塊將相應資 源的驅動寫成模塊驅動例程；同時根據控制任務的需要寫成基本任務例程，例程的函數的輸入輸出均為空，通過全局變量來實現數據傳遞；基于MATLAB/Simulink的油量控制模型由四部分組成，分別是發動機運行狀態判斷模塊、狀態油量控制模塊、油量切換和補償模塊及油量量化模塊。其中狀態油量控制模塊由啟動控制模塊、怠速控制模塊和調速控制模塊組成，油量量化模塊由定時模塊和脈寬模塊組成，另有輸入信號接口和輸出信號接口作為模型的輸入與輸出。本專利技術所述基于MATLAB/Simulink的油量控制模型，其油量控制方法實現步驟如下 1)發動機運行狀態判斷，根據發動機傳感器采集到的轉速、油門位置和冷卻水溫等輸入信息判斷發動機的運行狀態，以便根據不同的狀態采用不同的油量管理方法； 2)依據狀態判斷，由啟動控制模塊、怠速控制模塊和調速控制模塊中某一個模塊的控制策略根據轉速和油門位置等輸入信號計算出當前做功循環的噴油量； 3)根據發動機傳感器采集到的不同冷卻水溫度、進氣壓力和溫度等對噴油量進行補償，同時對不同控制模塊間作油量平穩過渡的切換控制； 4)通過查詢定時模塊和脈寬模塊，結合當前的發動機狀態信息，將油量控制模塊給出的噴油量量化為基于發動機運行相位的噴射定時和噴射脈寬，從而完成電控單元主要的油量控制任務。 本專利技術所述基于MATLAB/Simulink的油量控制模型，其算法輸出生成C代碼后，集成到整個控制軟件中，分為五個步驟 1)設置MATLAB環境和CodeWarrior環境； 2)建立油量控制模型； 3)算法輸出； 4)在CodeWarrior Project 中導入算法； 5)建立控制任務。本專利技術的優點在于電控柴油機的油量控制方法采用了 MATLAB算法輸出功能，其模型化的算法描述和仿真利于在開發中進行軟件仿真和半實物仿真，能加快開發進程，更為重要的是對于控制對象多變的柴油機電控系統，其油量管理控制算法采用MATLAB算法輸出，較傳統的手寫代碼，能夠極大提高算法改進和不同平臺間軟件移植的速度，節省開發成本，可以彌補傳統開發方式低效率、高耗費的不足，提供一個可靠、便利、通用和模塊化的電控柴油機油量控制的開發平臺。附圖說明圖I為基于MATLAB算法輸出的油量控制系統結構示意 圖2為油量控制模型示意 圖3為基于MATLAB算法輸出的油量控制軟件工作原理示意 圖4為輸出算法的集成流程 圖5為底層軟件結構示意圖。具體實施方式 以下結合實施例并對照附圖對本專利技術進行詳細說明。如圖I所示，本專利技術包括PC機油量管理開發平臺、一個BDM背景調試模式接口、一個電控單元ECU。PC機油量管理開發平臺，采用MATLAB/Simulink算法開發平臺進行油量管理算法的模塊化建模和仿真，然后利用算法輸出功能將控制模型自動生成標準的C代碼，并集成由傳感器信號采集例程和底層驅動例程組成的底層軟件，在CodeWarrior的C語言開發平臺下進行編譯鏈接生成可執行的elf文件，通過BDM電纜線下載到電控單元ECU的存儲器中，從而完成整個軟件部分的開發任務。如圖2為電控柴油機油量控制模型，由四部分組成，分別是發動機運行狀態判斷模塊、狀態油量控制模塊、油量切換和補償模塊及油量量化模塊。其中狀態油量控制模塊由啟動控制模塊、怠速控制模塊和調速控制模塊組成，油量量化模塊由定時模塊和脈寬模塊組成，另有輸入信號接口和輸出信號接口作為模型的輸入與輸出。發動機狀態判斷模塊，其根據轉速、油門和冷卻水溫度等傳感器信號的信息判斷發動機的運行狀態，以便根據不同的狀態采用不同的油量控制方法。狀態油量控制模塊，由啟動控制模塊、怠速控制模塊、調速控制模塊三個小模塊組成，主要是根據狀態判斷來判定發動機當前所處的不同運行狀態，采用不同的油量控制策略，便于進行模塊化改進和移植。油量切換和補償模塊，據發動機上傳感器采集到的不同冷卻水溫度、進氣壓力和溫度等對噴油量進行補償，同時對不同控制模塊間作油量平穩過渡的切換控制。油量量化模塊，由定時模塊和脈寬模塊組成，其功能是結合當前的發動機轉速等狀態信息將狀態本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于MATLAB算法輸出的電控柴油機油量控制開發系統，其特征在于：包括：一個PC機油量管理開發平臺，由MATLAB/Simulink算法開發平臺和CodeWarrior編譯開發環境組成；將MATLAB/Simulink油量控制算法模型進行算法輸出生成油量控制算法，并和底層軟件的傳感器信號采集例程、驅動例程一起編譯鏈接生成可執行的elf文件；一個BDM背景調試模式接口，用于下載elf文件到電控單元ECU存儲器中；一個電控單元ECU，采集電控單體泵柴油機傳感器信號，結合存儲器中的油量控制算法，計算出該發動機工況下需要的噴射油量和噴射定時，并將噴射油量轉化為該工況下的噴射脈寬，最后控制柴油機電控單體泵在給定燃油壓力下將燃油在指定時刻以指定持續時間噴入汽缸，實現柴油機工作循環的燃油供給，以此進行柴油機油量控制算法驗證。

【技術特征摘要】
1.一種基于MATLAB算法輸出的電控柴油機油量控制開發系統,其特征在于包括 一個PC機油量管理開發平臺，由MATLAB/Simulink算法開發平臺和CodeWarrior編譯開發環境組成；將MATLAB/Simulink油量控制算法模型進行算法輸出生成油量控制算法，并和底層軟件的傳感器信號采集例程、驅動例程一起編譯鏈接生成可執行的elf文件；ー個BDM背景調試模式接ロ，用于下載elf文件到電控單元ECU存儲器中； 一個電控単元ECU，采集電控單體泵柴油機傳感器信號，結合存儲器中的油量控制算法，計算出該發動機エ況下需要的噴射油量和噴射定吋，并將噴射油量轉化為該エ況下的噴射脈寬，最后控制柴油機電控單體泵在給定燃油壓カ下將燃油在指定時刻以指定持續時間噴入汽缸，實現柴油機工作循環的燃油供給，以此進行柴油機油量控制算法驗證。2.根據權利要求I所述的基于MATLAB算法輸出的電控柴油機油量控制開發系統，其特征在于PC機油量管理開發平臺采用MATLAB/Simulink算法開發平臺進行油量控制算法的模塊化建模和仿真，利用其算法輸出功能將控制算法模型自動生成標準的C代碼，用以集成到整個電控單元ECU軟件中。3.根據權利要求I或2所述的基于MATLAB算法輸出的電控柴油機油量控制開發系統，其特征在于在CodeWarrior編譯開發環境下根據電控単元ECU中微控制器的不同模塊和不同的控制對象要求，手寫C代碼封裝這些控制要求成為底層軟件，從而實現底層軟件的模塊化。4.一種基于MATLAB算法輸出的電控柴油機油量控制開發方法，其步驟如下 根據柴油機上的信號傳感器輸入處理與驅動輸出需求，在CodeWarrior編譯開發環境下采用標準的C代碼編寫對應的模塊驅動例程，包括傳感器信號采集例程和驅動例程，并將其封裝成功能函數，形成底層軟件； 根據柴油機的控制功能需求，在MATLAB/Simulink開發環境下建立油量控制模型，并在該環境下進行仿真分析； 將油量控制模型進行算法輸出，自動生成標準C代碼組成的油量控制算法； 在CodeWarriOT編譯開發環境下將油量控制...

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪倫，劉小勇，夏金法，馮志遠，
申請(專利權)人：江西直方數控動力有限公司，
類型：發明
國別省市：