一種用于模擬大功率低速柴油機(jī)的時(shí)序發(fā)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及柴油機(jī)的模擬仿真測(cè)試裝置，具體涉及一種用于模擬大功率低速柴油機(jī)的時(shí)序發(fā)生裝置，屬于柴油機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]波形發(fā)生器廣泛應(yīng)用于電子電路、自動(dòng)控制和科學(xué)試驗(yàn)領(lǐng)域。隨著數(shù)字電子技術(shù)的不斷發(fā)展，不僅要求波形發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波、方波等標(biāo)準(zhǔn)波形，還能根據(jù)需要產(chǎn)生任意波形。目前任意波形發(fā)生器主要采用FPGA按照DDS的基本原理和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
[0003]目前任意波形發(fā)生器的重要應(yīng)用之一是用于模擬汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的所有典型信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)控制器硬件的在環(huán)仿真測(cè)試。但是船舶用大功率低速柴油機(jī)測(cè)試用的時(shí)序發(fā)生裝置至今是一個(gè)空白，其原因在于該裝置在技術(shù)上有較高的開發(fā)難度。大功率低速柴油機(jī)時(shí)序發(fā)生裝置不同于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)序發(fā)生裝置，大功率低速柴油機(jī)通常為二沖程柴油機(jī)，其具有轉(zhuǎn)速低、測(cè)量精度要求高，不通過缺齒或凸輪軸判斷曲軸位置，排氣閥由電液伺服裝置驅(qū)動(dòng)，注油器由注油器閥進(jìn)行控制等特點(diǎn)，因此大功率低速柴油機(jī)時(shí)序發(fā)生裝置需要解決的難點(diǎn)包括:如何保證模擬的曲軸角度信號(hào)與柴油機(jī)上下止點(diǎn)信號(hào)嚴(yán)格對(duì)應(yīng)；由于慣性等原因，電液伺服控制排氣閥在收到控制信號(hào)后，往往會(huì)延遲一段時(shí)間才發(fā)生動(dòng)作，所以需要妥善處理排氣閥位置信號(hào)與排氣閥控制信號(hào)之間的關(guān)系;注油器閥與排氣閥的信號(hào)存在有類似問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種用于模擬大功率低速柴油機(jī)的時(shí)序發(fā)生裝置，模擬產(chǎn)生柴油機(jī)的所有典型信號(hào)，并捕捉控制信號(hào)的曲軸角度，用于大功率低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)硬件的在環(huán)仿真測(cè)試。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0006]—種用于模擬大功率低速柴油機(jī)的時(shí)序發(fā)生裝置，其特征在于:所述時(shí)序發(fā)生裝置利用FPGA構(gòu)建DDS結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)頻率和相位可調(diào)的任意時(shí)序信號(hào)的輸出功能，模擬產(chǎn)生大功率低速柴油機(jī)的曲軸傳感器信號(hào)、上止點(diǎn)傳感器信號(hào)、下止點(diǎn)傳感器信號(hào)、注油器閥位置傳感器信號(hào)和排氣閥位置傳感器信號(hào)，并捕捉注油器控制信號(hào)、排氣閥控制信號(hào)和噴油器控制信號(hào)的曲軸角度，然后傳遞給大功率低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng);所述時(shí)序發(fā)生裝置包括FPGA、存儲(chǔ)芯片、高速A\D轉(zhuǎn)換器、高速D\A轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理電路和功率信號(hào)采集模塊，所述FPGA通過所述大功率低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)中的柴油機(jī)模型提供的轉(zhuǎn)速信號(hào)，計(jì)算出作為柴油機(jī)時(shí)序信號(hào)基礎(chǔ)的曲軸角度信號(hào)，所述存儲(chǔ)芯片中預(yù)置有波形表。
[0007]進(jìn)一步地，所述的FPGA根據(jù)所述曲軸角度信號(hào)查詢所述存儲(chǔ)芯片中相應(yīng)的波形表，將該波形表對(duì)應(yīng)的電壓值發(fā)送給所述高速D\A轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)過所述信號(hào)調(diào)理電路放大，模擬生成并輸出所述曲軸傳感器信號(hào)、所述上止點(diǎn)傳感器信號(hào)或所述下止點(diǎn)傳感器信號(hào)。
[0008]進(jìn)一步地，所述的大功率低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)發(fā)出的注油器控制信號(hào)通過所述功率信號(hào)采集模塊，經(jīng)過所述信號(hào)調(diào)理電路發(fā)送給所述高速A\D轉(zhuǎn)換器，所述FPGA捕捉所述注油器控制信號(hào)的曲軸角度，查詢所述存儲(chǔ)芯片中的波形表，將該波形表對(duì)應(yīng)的電壓值發(fā)送給所述高速D\A轉(zhuǎn)換器生成模擬量信號(hào)，再經(jīng)過所述信號(hào)調(diào)理電路放大，模擬生成并輸出所述注油器閥位置傳感器信號(hào)，并將注油器控制信號(hào)的曲軸角度輸出到所述大功率低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)中的柴油機(jī)模型。
[0009]進(jìn)一步地，所述的大功率低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)發(fā)出的排氣閥控制信號(hào)通過所述功率信號(hào)采集模塊，經(jīng)過所述信號(hào)調(diào)理電路發(fā)送給所述高速A\D轉(zhuǎn)換器，所述FPGA捕捉所述排氣閥控制信號(hào)的曲軸角度，查詢所述存儲(chǔ)芯片中的波形表，將該波形表對(duì)應(yīng)的電壓值發(fā)送給所述高速D\A轉(zhuǎn)換器生成模擬量信號(hào)，再經(jīng)過所述信號(hào)調(diào)理電路放大，模擬生成并輸出所述排氣閥位置傳感器信號(hào)，并將排氣閥控制信號(hào)的曲軸角度輸出到所述大功率低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)中的柴油機(jī)模型。
[0010]進(jìn)一步地，所述的大功率低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)發(fā)出的噴油器控制信號(hào)通過所述功率信號(hào)采集模塊，經(jīng)過所述信號(hào)調(diào)理電路發(fā)送給所述高速A\D轉(zhuǎn)換器，所述FPGA捕捉所述噴油器控制信號(hào)的曲軸角度，并將該噴油器控制信號(hào)的曲軸角度輸出到所述大功率低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)中的柴油機(jī)模型。
[0011]進(jìn)一步地，所述的波形表包括曲軸信號(hào)波形表、曲軸上止點(diǎn)信號(hào)波形表、曲軸下止點(diǎn)信號(hào)波形表、注油器閥位置波形表和排氣閥位置波形表，該波形表根據(jù)所述大功率低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)的測(cè)試需要隨時(shí)進(jìn)行修改，快速生成測(cè)試所需要的波形信號(hào)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是，能夠方便準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)曲軸傳感器、上止點(diǎn)位置傳感器、下止點(diǎn)位置傳感器、注油器閥位置傳感器、排氣閥位置傳感器等各種信號(hào)的模擬，并進(jìn)行噴油控制信號(hào)、排氣閥控制信號(hào)、注油器控制信號(hào)的采集。此外，存儲(chǔ)芯片中波形表可以根據(jù)柴油機(jī)電控系統(tǒng)測(cè)試需要隨時(shí)進(jìn)行修改，從而快速生成仿真測(cè)試所需要的傳感器波形信號(hào)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明利用任意時(shí)序發(fā)生器的基本原理，模擬低速柴油機(jī)的典型信號(hào)，如曲軸傳感器信號(hào)、上下止點(diǎn)傳感器信號(hào)、注油器閥位置傳感器信號(hào)、排氣閥位置傳感器信號(hào)，并捕捉注油器、排氣閥、噴油器控制信號(hào)發(fā)生的曲軸角度，達(dá)到實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)控制器硬件的在回路仿真測(cè)試的目的。
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的用于模擬大功率低速柴油機(jī)的時(shí)序發(fā)生裝置做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述，但不應(yīng)以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017]本發(fā)明所述的用于模擬大功率低速柴油機(jī)的時(shí)序發(fā)生裝置利用FPGA構(gòu)建DDS結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)頻率和相位可調(diào)的任意時(shí)序信號(hào)的輸出功能，模擬產(chǎn)生大功率低速柴油機(jī)的曲軸傳感器信號(hào)、上止點(diǎn)傳感器信號(hào)、下止點(diǎn)傳感器信號(hào)、注油器閥位置傳感器信號(hào)和排氣閥位置傳感器信號(hào)，并捕捉注油器控制信號(hào)、排氣閥控制信號(hào)和噴油器控制信號(hào)發(fā)生的曲軸角度，然后傳遞給大功率低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)。
[0018]請(qǐng)參閱圖1，所述時(shí)序發(fā)生裝置包括FPGA、Flash存儲(chǔ)芯片、高速A\D轉(zhuǎn)換器、高速D\A轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理電路和功率信號(hào)采集模塊。所述FPGA通過所述大功率低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)中的柴油機(jī)模型提供的轉(zhuǎn)速信號(hào)r^，計(jì)算出曲軸角度信號(hào)ω，曲軸角度是柴油機(jī)時(shí)序信號(hào)的基礎(chǔ)。所述存儲(chǔ)芯片中預(yù)置有波形表，該波形表包括曲軸信號(hào)波形表、曲軸上止點(diǎn)信號(hào)波形表、曲軸下止點(diǎn)信號(hào)波形表、注油器閥位置波形表和排氣閥位置波形表，所述波形表根據(jù)所述大功率低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)的測(cè)試需要能夠隨時(shí)進(jìn)行修改，快速生成測(cè)試所需要的波形信號(hào)。
[0019]請(qǐng)參閱圖2，所述的FPGA根據(jù)所述曲軸角度信號(hào)ω，查詢所述存儲(chǔ)芯片中的曲軸信號(hào)波形表，將該曲軸信號(hào)波形表對(duì)應(yīng)的電壓值Ucrank發(fā)送給所述高