專利名稱：一種發(fā)動(dòng)機(jī)爆震模擬信號產(chǎn)生裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號模擬產(chǎn)生領(lǐng)域，尤其是涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)爆震模擬信號產(chǎn)生方法及其裝置。
背景技術(shù)：
爆震是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的一種不正常燃燒現(xiàn)象。發(fā)生爆震原因可歸結(jié)為終燃混合氣的快速自燃，即遠(yuǎn)離火花塞的部分可燃混合氣在被正常點(diǎn)燃前自行燃燒。強(qiáng)烈爆震會(huì)對發(fā)動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致輸出功率和熱效率降低，發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，甚至使氣缸蓋、活塞發(fā)生局部金屬變軟或燒損。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)中需要對爆震做針對性處理。在現(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)研究中，為了提高ECU (Electronic Control Unit)電子控制單元，開發(fā)效率和精確性，汽車電子系統(tǒng)開發(fā)提出了基于模型的現(xiàn)代開發(fā)流程V模式開發(fā)流程，V模式中采用硬件在環(huán)仿真(Hardware In-the-Loop Simulation, HILS)的開發(fā)方法即為了測試ECU性能，在進(jìn)行整體系統(tǒng)的仿真測試時(shí)，控制器采用真實(shí)的ECU，被控對象和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境可以全部或部分采用實(shí)時(shí)數(shù)學(xué)模型來模擬。在發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)HILS中需要對爆震信號進(jìn)行模擬。目前，模擬爆震信號的方法大致有以下3種第一種是通過人為敲擊產(chǎn)生振動(dòng)信號來模擬，這種方法最為簡單，但是頻率上達(dá)不到爆震率的范圍要求，而且不具有可重復(fù)性；第二種是用真實(shí)的化學(xué)模型和分子混合模型進(jìn)行數(shù)值模擬，這種方法最為逼真，但過于復(fù)雜。第三種是采用普通的信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率和幅值可調(diào)的方波信號，這種方法雖然在頻率和復(fù)制上滿足要求，但實(shí)際的爆震信號為衰減的類正弦波，與該方法產(chǎn)生的信號差別較大。因此，以上幾種方法都不能很好地滿足發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)開發(fā)測試的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前爆震信號模擬裝置的不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡單、信號可調(diào)并且可重復(fù)再現(xiàn)的爆震模擬信號產(chǎn)生方法及其裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下；—種發(fā)動(dòng)機(jī)爆震模擬信號產(chǎn)生裝置，包括宿主機(jī)，目標(biāo)機(jī)和1/0接口模塊，所述宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)通過TCP/IP協(xié)議連接，所述目標(biāo)機(jī)和1/0接口模塊通過PCI總線連接；所述宿主機(jī)用于控制爆震信號發(fā)生的開始和終止，可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)信號的頻率和幅值；所述目標(biāo)機(jī)用于產(chǎn)生阻尼衰減的類正弦波數(shù)字信號；所述1/0接口模塊用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出到E⑶模塊。一種發(fā)動(dòng)機(jī)爆震模擬信號產(chǎn)生方法，包括如下步驟首先在宿主機(jī)中的Matlab/ Simulink中搭建爆震發(fā)生器模型，再編譯后下到所述目標(biāo)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生數(shù)字信號，最后由I/ 0接口模塊產(chǎn)生模擬信號。進(jìn)一步的，在Matlab/Simulink中建立爆震信號發(fā)生器模型，建立阻尼衰減的類正弦波信號模擬產(chǎn)生爆震信號，所述正弦波的表達(dá)式如公式(a)
U(t) = a*etfdt*cos(2 31 ft)+Noise(a)公式(a)中U為爆震信號電壓值，a為該類正弦函數(shù)最大振幅，f為爆震頻率，d 為衰減阻尼系數(shù)，t為時(shí)間，Noise為噪聲信號；將公式(a)中電壓_時(shí)間對應(yīng)關(guān)系改成電壓-曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系，所述表達(dá)式如公式(b)
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)爆震模擬信號產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括宿主機(jī)，目標(biāo)機(jī)和I/O接口模塊，所述宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)通過TCP/IP協(xié)議連接，所述目標(biāo)機(jī)和I/O接口模塊通過PCI總線連接；所述宿主機(jī)用于控制爆震信號發(fā)生的開始和終止，可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)信號的頻率和幅值； 所述目標(biāo)機(jī)用于產(chǎn)生阻尼衰減的類正弦波數(shù)字信號；所述I/O接口模塊用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出到ECU模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)爆震模擬信號產(chǎn)生方法，其特征在于，包括如下步驟首先在宿主機(jī)中的Matlab/Simulink中搭建爆震發(fā)生器模型，再編譯后下到所述目標(biāo)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生數(shù)字信號，最后由I/O接口模塊產(chǎn)生模擬信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)爆震模擬信號產(chǎn)生方法，其特征在于，在Matlab/ Simulink中建立爆震信號發(fā)生器模型，建立阻尼衰減的類正弦波信號模擬產(chǎn)生爆震信號， 所述類正弦波的表達(dá)式如公式(a)U(t) = a*e fdt*cos(2 π ft)+Noise(a)公式(a)中U為爆震信號電壓值，a為該類正弦函數(shù)最大振幅，f為爆震頻率，d為衰減阻尼系數(shù)，t為時(shí)間，Noise為噪聲信號；將公式(a)中電壓_時(shí)間對應(yīng)關(guān)系改成電壓-曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系，所述表達(dá)式如公式(b)υ = α - πβ{(^φ』ω *cos(2^/(φ-φ5 αη)/^) + Noise (b)公式(b)中0為當(dāng)前曲軸轉(zhuǎn)角其角度為0 ，05tort為設(shè)定的爆震發(fā)生初始角，ω為當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，單位rad/s，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角處于設(shè)定的爆震起始角P5tort和爆震終止角P5top之間時(shí)，所述爆震信號發(fā)生器模型模擬產(chǎn)生爆震信號，信號波形表達(dá)式如公式(b)；曲軸轉(zhuǎn)角不處于設(shè)定的爆震發(fā)生角度區(qū)間時(shí)，所述爆震信號發(fā)生器模型不產(chǎn)生模擬爆震信號波形，即只產(chǎn)生噪聲信號波形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)爆震模擬信號產(chǎn)生方法，其特征在于，所述宿主機(jī)可實(shí)時(shí)修改所述爆震信號發(fā)生器模型中設(shè)定的爆震幅值、頻率、衰減阻尼及爆震發(fā)生起始和終止角，在模型運(yùn)行時(shí)所述目標(biāo)機(jī)可以實(shí)時(shí)按照修改后的參數(shù)進(jìn)行對應(yīng)的改變。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)爆震模擬信號產(chǎn)生裝置，包括宿主機(jī)，目標(biāo)機(jī)和I/O接口模塊，所述宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)通過TCP/IP協(xié)議連接，所述目標(biāo)機(jī)和I/O接口模塊通過PCI總線連接；所述宿主機(jī)用于控制爆震信號發(fā)生的開始和終止，可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)信號的頻率和幅值；所述目標(biāo)機(jī)用于產(chǎn)生阻尼衰減的類正弦波數(shù)字信號；所述I/O接口模塊用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出到ECU模塊，產(chǎn)生信號精確、結(jié)構(gòu)簡單，能夠在發(fā)動(dòng)提管理系統(tǒng)測試中靈活調(diào)節(jié)爆震信號，使用方便，通用性好。
文檔編號G05B17/02GK102540905SQ20121003711
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者馮元, 吳朝暉, 吳鋒, 姚棟偉, 張永光, 方正, 楊國青, 謝煌 申請人:浙江大學(xué)