根据我国内燃机车行业目前的状况，在不改变现有燃油系统的情况下，利用微电子技术，即用数字式电子调速器代替正在使用的机械液压式调速器，是提高我国内燃机车的技术水平、产品档次和运用质量的一条捷径。并且会为我国内燃机车继续向着“重载、提速”这一目标前进提供保障，对我国铁路事业的发展具有重大的现实意义。在调速系统的设计、研制与调试中，作者对相关的理论和技术进行了全面、深入地研究，成功地开发出大功率中速柴油机数字式电子调速系统。在我国内燃机车上，首次实现了对柴油机转速的数字控制，并在一定程度上发展了柴油机的电控理论和技术。 本文在考虑柴油机工作过程特殊性的基础上，为了满足柴油机转速控制的实际需求，提出了柴油机曲轴转角域和相应角度频率域的概念，方便了控制周期的正确确定和转速信号的处理。从计算机辅助图形设计（CAGD）中磨光曲线的概念出发，以气缸的最高爆发压力作为控制点，用洛伦兹函数来拟合出柴油机示功图，建立起能基本反映柴油机瞬态特性，并兼顾数字控制特点的柴油机动态模型。 采用转速和供油齿条位移双闭环PID控制方案，研制出基于80C196KC单片机的机车柴油机数字式电子调速系统。利用计算机控制系统便于实现智能化的优势，提出了一种开闭环相结合的智能化启机操作方案，它可根据柴油机的需要，提供最适宜的启动供油量，使启机过程即快速、又柔和无超调。另外，基于此提出了一种在线自动整定PID控制器参数初值的方法。 针对常规PID控制器所表现出的局限性，在已有PID控制器参数初值的基础上，提出了一种用于怠速控制的神经网络智能PID控制器，及学习间隔可调的异步学习算法，以满足不同转速波动情况的需要。另外，针对负载突变工况，提出了一种以加速度为特征量，来调整增益的改进增益调度PID控制算法。 为方便配机试验及对控制算法进行有效分析，开发了柴油机数字式电子调速器实时监控测量系统。并且，基于双端口RAM IDT7132和PC机并行打印机接口，实现单片机与PC机之间的并行通讯方案，具有普遍的实用参考价值。 在测量系统的硬件基础上，研制出柴油机数字式电子调速器硬件在环仿真系统。另外，进行了大量的台架试验，包括启机、空载稳定性、调速、负荷突加突卸等，表现出该调速系统优良的性能。