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。电控系统的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。 根据天然气发动机的转速和排气温度来控制天然气和空气的进气量,使之充分燃烧,以达到转速稳定,提高动力性能,同时可以减少污染。本文根据转速变化量、转速变化率和温度变化量设计了一个三输入二输出的模糊控制器,采用模糊控制算法,通过系统仿真,所设计的模糊控制器能达到很好的效果。 模糊控制器的明显优点是控制规则不受任何约束,可以完全是不可解析的,便于同有实践经验的操作者一起讨论和修改,定性地采纳各种好的控制思想。应用计算机实现模糊控制,便于人们采用自然语言对被控过程的运行施加影响。另外,这种控制规则具有很大的通用性,通过较小的修改与组合就可以适用于多种不同的被控过程。 本文在第二章介绍了数字信号处理器的基础知识以及TMS320LF2407芯片的主要特点;第三章详细地介绍控制系统硬件的设计,包括电源模块、信号采集模块和人机接口模块的设计;第四章首先介绍了模糊控制的基础理论知识,模糊控制器的设计过程以及天然气发动机的模糊控制器的设计和系统仿真;第五章主要介绍了系统软件的设计。