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电控技术的进步对内燃机产业的发展具有极大的促进作用,现代内燃机与传统内燃机的根本区别,在于它应用计算机技术和现代控制理论,对发动机的工作过程进行优化控制。而发动机的各种优化控制实验需要功能完善、操作简便的ECU开发平台和监测标定系统作为保障。基于此,本文开发了一套改进型的嵌入式实时操作系统和多总线监测标定平台,并把该系统应用于对置式液压自由活塞发动机的应用研究中。在操作系统方面,首先实现了完全符合OSEK/VDX规范的嵌入式实时操作系统CORTEX-OSEK-ST,在此基础上,针对对置式液压自由活塞发动机实际控制的需要,设计了操作系统的扩展部分CORTEX-OSEK-EX。在操作系统的扩展部分,增加了内存管理和时间管理机制,并对任务管理机制、事件机制、资源管理机制、消息机制进行了改进。最后,在NXP LPC4337微控制器上实现了该操作系统的移植,并对操作系统的实时性进行了测试。在CPU运行频率为204MHz的情况下,任务切换时间为6.327μs,中断响应时间为0.38μs。设计了一种新型的监测标定平台。该平台基于XCP协议,可分别使用CAN总线、USB总线、以太网总线和WIFI网络实现ECU与监测标定软件间的通讯。详细描述了XCP协议层同步数据传输、块传输模式、FLASH在线编程以及各总线传输层等关键技术的设计实现方法。介绍了Android平台监测标定软件CorDesk的界面设计、通讯模块设计、监测功能模块设计、标定功能模块设计和文件管理模块的实现机制和原理。研究了对置式液压自由活塞发动机上止点和活塞同步的控制方法。采用灰色模型修正的能量平衡方程前馈预测加PID反馈的方法,通过逐级预测逐级修正的手段,对上止点进行控制,结果表明,该方法相比于简单的能量平衡方程预测和PID反馈控制,上止点调节具有更小的峰值偏差和更快的响应速度。研究了两侧活塞摩擦力和下止点存在差异时活塞的运动过程和同步性能,结果表明,单侧活塞的运动会通过共同燃烧室内的气体影响另一侧的活塞运动,采用异步起动机制和高压阀实时现场调整的控制方法可达到满意的同步性能。最后,在开发的ECU平台上实现了该控制策略,并组建了硬件在环测试系统,通过该系统验证了控制策略的可行性以及ECU平台的稳定性。