论文部分内容阅读
天然气发动机的研究是针对世界能源的日益匮乏和环境污染问题而随之产生的。天然气是一种经济性的燃料,我国有丰富的天然气资源,发展天然气发动机能够充分利用国内资源,降低对国际能源市场的依赖,天然气发动机的前景广阔。天然气发动机电控系统的研究也成为一个重要的研究课题。传统的电控系统大都采用单片机与计算机连接实现,速度慢,实时性不强。随着数字信号处理器的飞速发展,超高速、低功耗和强实时性的数字信号处理器DSP逐渐代替单片机,使电控系统不断完善,使天然气发动机的动力性、经济性、排放性等各项性能不断提高。本文所介绍的正是一种以DSP为控制核心的天然气发动机控制系统设计方案。 本文设计的系统采用DSP控制器作为硬件核心,硬件系统由信号采集模块、人机接口模块及电源模块等三部分构成。信号采集模块主要将转速和温度信号经过放大整形后送到DSP控制器;人机接口模块主要是实现显示和故障报警功能;电源模块提供系统所需要的电源。 对于那些性能和精度要求高、实时性强、体积小、嵌入式的场合,基于DSP控制器来构成运动控制可能是一种具有较高性能价格比的实现方法。该系统将自动控制理论转变为实时应用算法移入DSP,与输入、输出部分共同构成一个稳定、可靠的负反馈系统控制气发动机的点火时刻和点火能量,使发电机产生稳定的交流电。 本文阐述了气发动机控制系统的基本工作原理,提出了总体设计方案,并给出了硬件结构及实用方法。本文详细介绍了系统控制核心部件及重要外围电路,着重讨论了模糊控制算法、软件设计以及在硬件平台上的实现。 本系统采用现今强大的数字信号处理器DSP——TMS320LF2407作为硬件控制处理核心。该芯片是市场份额占全球44%的DSP厂商美国TI公司推出的适用于工业控制的C2000系列产品之一,功耗低,执行速度快,实时控制能力强。本文比较了DSP与单片机的一些特点,分析了DSP总线结构、流水线指令执行方式和重复操作机制等方面的优势,详细介绍了TMS320LF2407芯片的CPU、存储器结构等。