发动机综合测控系统

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本文选用北京昆仑通态自动化软件科技有限公司生产的TPC7062KS触控屏作为发动机综合测控系统的人机交互界面。其产品性能优势特点如下所示:(1)高清真彩。屏幕分辨达到800x400，具有65535色数字真彩。(2)高速内核以及高容量存储。使用AMR9内核，主频达到400M，内置64M的内存和128M的存储空间。(3)设计精巧、环保可靠。采用宽屏设计，机身薄、质量小;选用低功耗器件，符合绿色环保理念;整机抗干扰性达到工业III级，LED背光技术出众，具有较长的使用寿命。

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人机界面的制作采用MCGS嵌入版组态软件。这是一款昆仑通态公司专门为mcgsTpc开发的组态软件，主要用于工业现场数据采集与监测、处理与控制的界面设计软件，能够与相关的硬件设备相结合，具有快捷方便的优点。其主要功能包括图像、图符、报表曲线等多种多媒体显示形式，丰富的报警形式和人性化的报警设置，完善的安全机制以及多用户权限设置，强大的网络通讯功能等等。其具体工作界面如图5.9所示。

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以数据采集模块的干扰的软件滤波为例，根据不同采集信号的各种性质，可以针对性的选择软件滤波算法。如对水温、排气温度等变化较为平缓的信号量，可以采用中位值滤波法。即由受干扰的采样信号的具体情况出发，对同一采样点上进行连续多次连续采样，通过采样值间的比较，选取中间值作为该点的采样结果。此方法可以较好地消除偶然波动造成的信号干扰，尽管会一定程度上加大程序的计算量，延长处理时间，但产生的效果是十分明显的。此外，对于转矩转速等快速变化的信号，可以采用平均滤波法。即对多次采样值进行比对后，舍去最高值和最低值，并取余下数值的算术平均数作为最后的测量结果。此方法在消除随机干扰和减小信号误差方面有着不错的应用，配合STM32芯片高采样频率和强运算能力的特点，能够得到更为突出的效果。

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通过对国内外发动机测控试验台研究发展状况的综合了解，在多方面比对各种控制技术
和测试技术的优劣势后，基于实验室当前软件硬件开发条件，提出了一套以STM32芯片为核
心，运用参数自整定模糊PID算法进行控制的发动机综合测控系统方案，包括系统的组成结构、
需要进行的测试项目、涉及到的采集参数和控制参数等等。在此基础上，本文主要完成了发
动机综合测控系统中央控制器的硬件设计，上位机人机交互界面的设计以及下位机软件基础
系统的编写。具体内容如下所示:
   (1)提出以STM32F 103 VCT6芯片为核心，运用参数自整定模糊PID算法进行控制的发
动机综合测控系统，对系统的物理设备组成及相应的工业要求做了简单介绍，对系统需要实
现的测试项目、相关的测试参数、相应的控制参数以及需要达到的测试标准做了详细说明。
   (2)对系统进行了简化的数学建模分析;综合比对了各类先进控制算法的优缺点，并具
体介绍了传统PID控制和模糊控制理论;完成了参数自整定模糊PID控制器的设计，并应用
MATLAB软件对其进行了仿真检验。
   (3)完成了测控系统中央控制器的硬件电路设计，包括系统供电电路;STM32芯片的外
围功能电路，如时钟与复位电路、通信接口电路和仿真接口电路等;油门执行器驱动电路与
电涡流测功机驱动电路;温度、压力、转速、转矩等主要信号的采集调理电路。最后针对系
统硬件可靠性设计方面做的工作进行了细致的归纳总结。
(4)使用 KEIL uVision4软件对中央控制器的基础软件系统进行了编写，主要内容有主
程序的流程设计，算法控制器的逻辑实现，PWM子程序、ADC子程序以及通信子程序的编程
思路和相关函数的调用;完成了基于MCGS组态软件的上位机人机交互界面设计。最后针对
系统软件可靠性设计做了简单的分析介绍。