автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка системы управления газовым двигателем внутреннего сгорания на основе алгоритмов адаптивного управления

На правах рукописи 004606192

Бурцев Никита Владимирович

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ НА ОСНОВЕ АЛГОРИТМОВ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 4 И ЮН 2010

Рыбинск-2010

004606192

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П. А. Соловьева».

Научный руководитель кандидат технических наук, профессор

Комаров Валерий Михайлович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Хрящев Юрий Евгеньевич

кандидат технических наук, профессор Мотайленко Лилия Владимировна

Ведущая организация ГНЦ ФГУП «НАМИ», г. Москва

Защита состоится 30 июня 2010 г. в 12м часов на заседании диссертационного совета Д 212.210.04 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П. А. Соловьева» по адресу: 152934, Ярославская область, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53, ауд. Г-237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П. А. Соловьева».

Автореферат разослан « 27- » ¿иду 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Конюхов Б. М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время все большее распространение получает применение различных газов в качестве моторного топлива для транспортных средств и автономных энергетических установок. Это обусловлено и экономическими (относительно низкой ценой газового топлива и достаточно высокой его доступностью на местах добычи полезных ископаемых) и экологическими факторами (в частности, существенным снижением содержания вредных веществ в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания).

Однако алгоритмы, используемые в настоящее время в управлении газовыми двигателями внутреннего сгорания (ДВС), не позволяют достигать требуемого качества переходных процессов (для электроагрегатов) и ездовых качеств (для автомобилей). В связи с этим задача исследования математических моделей двигателя с целью разработки новых, улучшенных алгоритмов, является актуальной.

Теоретическим и экспериментальным исследованиям вопросов управления двигателями внутреннего сгорания (в том числе и газовыми) посвящены работы В. И. Крутова, Е. И. Блаженнова, Ю. Е. Хрящева, А. С. Тюфякова, А. К. Гирявца, Ф. И. Пинского. Стоит отметить и недавние диссертационные работы Ю. А. Баркова, С. А. Мигуша, Д. Н. Герасимова и И. Г. Шишлова, посвященные совершенствованию систем управления различными ДВС.

Проведенный анализ типовых современных систем управления газовыми двигателями выявил следующие особенности. Для газовых двигателей автотранспортных средств характерно следующее:

- применяемые на большегрузных автомобилях и автобусах системы управления газовыми двигателями работают в основном на всережимном или двухрежимном типе регуляторов частоты вращения (РЧВ) коленчатого вала двигателя (КВД). Оба типа регуляторов имеют недостатки, достаточно подробно описанные в работах Блаженнова Е. И и Хрящева Ю. Е., заключающиеся в том, что они не обладают требуемой универсальностью, обеспечивающей ездовые качества и комфортность управления транспортным средством как в городских условиях с плотным движением, частыми остановками, так и на шоссе;

- двигатели транспортных средств, работающие на сверхбедных смесях (например, газоводородные, работающие на смеси метана и водорода - гайтана), обеспечивают отличные показатели по экологии и экономии топлива, но ни с одним видом известных РЧВ не позволяют достичь приемлемой динамики движения транспортного средства.

Наиболее широко известные в России системы управления газовыми двигателями различной мощности для электроагрегатов обеспечивают выполнение требований ГОСТ 10511-83 по качеству регулирования частоты вращения ДВС не выше 3-4 класса точности при возрастающей потребности в электроагрега-

тах, системы автоматического регулирования частоты (САРЧ) которых должны обеспечивать точность не ниже 2 класса.

Таким образом, существует необходимость в разработке таких структур и алгоритмов, которые обеспечивали бы для газового двигателя, работающего на транспортном средстве, реализацию оптимальных характеристик регулирования, а для электроагрегатов на газовых двигателях - улучшение качеств регулирования частоты вращения для соответствия требованиям 1 или 2 класса точности.

Цели и задачи исследования. Цель исследований заключается в совершенствовании систем управления газовыми ДВС путем разработки математической модели газового двигателя, которая позволила бы реализовать адаптивные алгоритмы управления частотой вращения коленчатого вала двигателя с целью улучшения качества переходного процесса и точности поддержания частоты вращения КВД в установившемся режиме до 1 или 2 класса точности, а также ездовых качеств автомобиля. Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

- провести системный анализ способов подачи топлива в двигатель, методик управления, применяемых в газовых ДВС, разработать способ управления газовым ДВС, сочетающий в себе использование как метода табличного выражения функций, так и адаптивных алгоритмов;

- разработать математические модели газового ДВС и статических характеристик двигателя, ориентированные на синтез адаптивных алгоритмов управления;

- разработать вычислительные структуры и алгоритмы адаптивного управления частотой вращения газового ДВС;

- с учетом разработанных математических моделей, алгоритмов и структур усовершенствовать цифровой имитатор газового ДВС;

- провести экспериментальные исследования разработанных алгоритмов как на имитаторе газового ДВС, так и непосредственно на газовых двигателях (на электроагрегате АП-100 и автомобиле «Соболь»).

Методы исследования базируются на применении системного анализа, теории автоматического управления, методов планирования эксперимента, интерполяции и аппроксимации, статистической обработки экспериментальных данных, матричного и дифференциального исчисления; математического, цифрового и имитационного моделирования с применением метода пространства состояний для описания системы управления газовым двигателем. Усредненная математическая модель газового двигателя разработана на основе экспериментально полученных в ООО «Газомотор-Р» характеристик газовых модификаций двигателей ЗМЗ-40522.10 и ЯМЗ-831.10.

Достоверность основных результатов работы подтверждается совпадением результатов экспериментальных исследований разработанных алгоритмов в

составе систем управления двигателями ЗМЗ-40522.10 на автомобиле «Соболь» и ЯМЗ-831.10 в составе автономной энергетической установки АП-100 с результатами теоретических исследований.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана математическая модель газового двигателя, ориентированная на синтез алгоритмов адаптивного управления;

- предложен способ управления газовым двигателем внутреннего сгорания, основанный на использовании таблиц оптимальных значений параметров двигателя с применением методов адаптивного управления;

- разработаны структуры и алгоритмы самонастраивающейся системы адаптивного управления частотой вращения коленчатого вала двигателя, позволяющие в рамках классического ПИД-регулятора частоты вращения (ЧВ) оперативно изменять параметры работы двигателя, обеспечивая существенное улучшение качеств переходного процесса в электроагрегатах, а именно: уменьшение длительности переходного процесса до 2...3 с, снижение заброса частоты вращения коленчатого вала двигателя при ступенчатом изменении нагрузки до 5...7 % и нестабильности частоты вращения в установившемся режиме до 0,8... 1 %, а также позволяющие реализовать оптимальный регулятор частоты вращения на базе классического всережимного регулятора.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) способ управления газовым двигателем, основанный на сочетании табличного способа управления и использования адаптивных алгоритмов;

2) математическая модель газового двигателя внутреннего сгорания, ориентированная на синтез алгоритмов адаптивного управления;

3) алгоритмы самонастраивающейся системы управления газовым двигателем внутреннего сгорания, обеспечивающие адаптивное управление частотой вращения коленчатого вала газового двигателя внутреннего сгорания и изменение статизма регуляторных характеристик.

Практическая значимость и реализация полученных результатов. Результаты работы, а именно адаптивные алгоритмы управления частотой вращения коленчатого вала двигателя, применены в совместных работах ООО «Газомотор-Р» с ОАО «Автодизель» (при разработке системы управления газопоршневым электроагрегатом АП-100 с двигателем ЯМЗ-831.10) и с ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» (при разработке системы управления газовой модификацией автомобиля «Соболь» с двигателем ЗМЗ-40522.10, работающего на смеси природного газа (метана) и водородосодержащего газа).

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на научных конференциях:

- 65-я международная научно-техническая конференция Ассоциации автомобильных инженеров «Автомобиль и окружающая среда», г. Дмитров, 2008 г.;

- 66-я международная научно-техническая конференция Ассоциации автомобильных инженеров «Автомобиль и окружающая среда», г. Дмитров, 2009 г.;

- VII Международный автомобильный научный форум (МАНФ), г. Москва, 2009 г.

Публикации.

Материалы диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, в т. ч. 3 - в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов научных исследований.

. Структура и объем работы.

Диссертация содержит введение, 4 главы, заключение, приложения и список использованных источников, насчитывающий 80 наименований. Основная часть работы изложена на 157 страницах печатного текста. В работе содержится 61 рисунок, 19 таблиц и 3 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность диссертационной работы.

В первой главе проведено исследование существующих систем топливо-подачи в газовых двигателях, анализ методов управления, применяемых в системах управления газовыми двигателями, анализ существующих математических моделей газовых двигателей, приведена общая структура системы управления газовым двигателем.

Проведено экспериментальное исследование существующих систем управления газовыми ДВС, работающими в составе автономных энергетических установок. Исследование проводилось на разработанной в ООО «Газомо-тор-Р» микропроцессорной системе управления (МПСУ) двигателем ЯМЗ-831.10, в основе которой лежит САРЧ с классическим ПИД-регулятором ЧВ. При исследовании данной МПСУ на автономной энергетической установке АП-100 было установлено, что при ступенчатом набросе нагрузки на двигатель длительность переходного процесса САРЧ составляет 5,5 секунд, заброс часто-тывращения равен 15 %. Согласно требованиям ГОСТ 10511-83, данная САРЧ соответствует самому низкому 4 классу точности, что не удовлетворяет современным условиям и требованиям, предъявляемым к стационарным установкам, поставляемым на российский и международный рынок.

При проведении исследования с целью улучшения показателей переходного процесса был увеличен коэффициент усиления Кп пропорционального звена ПИД-регулятора ЧВ. За счет этого при тех же условиях эксперимента длительность переходного процесса уменьшилась до 2,5 секунд, заброс частоты

вращения уменьшился до 4,5 %, что соответствует 2 классу точности. Однако, при этом наблюдалась нестабильность ЧВ - автоколебания в диапазоне до 3 %, что не удовлетворяет требованиям даже 4 класса точности.

В таблице 1 приведены основные характеристики рассмотренных систем управления газовыми ДВС.

Таблица 1

Сравнение показателей систем управления__

Характеристика Базовая система (4 класс точности) Базовая система с увеличенными коэффициентами (3 класс точности) Требования ГОСТ по 2 классу точности Требования ГОСТ по 1 классу точности

Нестабильность ЧВ в установившемся режиме 0,8...1 % 2...3 % 0,8...1 % 0,6...0,8%

Заброс ЧВ при ступенчатом изменении нагрузки 15% 4,5 % 7,5 % 5,0%

Длительность переходного процесса 5...6 с 4...5 с Зс 2с

Проанализировав полученные значения, можно сделать вывод о том, что имеющаяся базовая система не удовлетворяет современным требованиям по длительности переходного процесса, нестабильности ЧВ в установившемся режиме и забросу ЧВ при переходном процессе. Для достижения требований 1 и 2 классов точности по ГОСТ 10511-83 необходимо значительное улучшение всех показателей как переходного процесса, так и работы системы в установившемся режиме. Одним из возможных вариантов решения этой задачи является применение адаптивного управления при регулировании частоты вращения КВД.

В исследованиях по повышению экологических и экономических показателей газового двигателя ЗМЗ-40522.10, проводимых ООО «Газомотор-Р» совместно с заводом-изготовителем двигателя (ОАО «ЗМЗ»), было установлено, что возможна нормальная работа двигателя при сверхбедной топливовоздуш-ной смеси (А, = 1,8) без потери крутящего момента. Однако, динамика двигателя при использовании типового двухрежимного регулятора значительно ухудшилась, что отрицательно повлияло на ездовые качества автомобиля. В связи с этим возникла необходимость реализации оптимального регулятора, совмещающего в себе особенности двухрежимного и всережимного регулятора. Теоретические характеристики подобного оптимального регулятора ЧВ предложены в работах Блаженнова Е. И. и Хрящева Ю. Е.

Для реализации данных оптимальных характеристик необходимо в процессе работы двигателя изменять статизм регуляторных характеристик в широком диапазоне. Для этого следует разработать регулятор частоты вращения, обеспечивающий выполнение следующей зависимости между положением педали газа, крутящим моментом и частотой вращения двигателя:

1 + 5-

1-

М

(1)

тах У /

где со3 - новое заданное значение частоты вращения КВД с учетом статизма, об/мин; со, - заданное значение частоты вращения КВД, об/мин; 5 - статизм регуляторной характеристики, - фактический момент нагрузки, Н-м; Мтт

- максимально возможный момент нагрузки, Н-м.

На основании проведенных исследований существующих систем управления газовым ДВС были сформулированы общие задачи управления газовым двигателем и конкретные задачи, которые требуется решить в данной работе. Для совершенствования системы управления газовым ДВС необходимо усовершенствовать ПИД-регулятор ЧВ путем обеспечения возможности адаптивного изменения его коэффициентов как функции изменения относительной нагрузки.. Это обеспечит улучшение качества переходного процесса и стабильности ЧВ в установившемся режиме.

.Во второй главе разработана математическая модель газового двигателя, сочетающая в себе достоинства существующих моделей и ориентированная на решение задачи построения системы адаптивного управления с учетом особенностей рабочего процесса газового двигателя. На рис. 1 приведено формализованное представление системы управления газовым ДВС, отражающее основные параметры работы двигателя - потоки воздуха цт и топлива в двигатель, угол открытия (положение) дроссельной заслонки ср, крутящий момент А/кр, частоту вращения коленчатого вала двигателя со, давление во впускном коллекторе Рт, измеренное по датчику избыточного кислорода (Х.-зонду) соотношение воздух-топливо X.

Рис. 1. Формализованное представление системы управления газовым двигателем внутреннего сгорания

В качестве основы математической модели газового ДВС были использованы известные математические соотношения для инжекторного двигателя (2-4), предложенные в работах Никифорова В. О., МигушаС.А., Герасимова Д. Н. Эти формулы описывают поток воздуха через дроссельную заслонку (ДЗ), давление во впускном коллекторе и динамику датчика кислорода.

Зависимость потока воздуха через ДЗ цт(<р,Рт), кг/с, от угла поворота заслонки ф, рад, и давления во впускном коллекторе Рт, Па, может быть выражена как

МфЛ^Лг/ЛЛ^ЛСФ). 0<Т!, <1, (2)

где функции /, (Рт) и /2(ф) - нелинейные зависимости, характеризующие поток воздуха через единицу площади сечения и текущую площадь сечения ДЗ соответственно; т|, - коэффициент эффективности заполнения впускного коллектора.

Аналитическое выражение для определения давления во впускном коллекторе имеет вид:

р-р ПТ

(3)

' т' т

где Рт - давление во впускном коллекторе, Па; Я - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К); Тт - температура во впускном коллекторе, К; Ут - объем впускного коллектора, м3; М- молярная масса, кг/моль; ш - частота вращения коленчатого вала двигателя, с"1; цт(ф,Рт) - поток воздуха через дроссельную заслонку, кг/с; р.с(са,Рт) - поток топлива в цилиндр, кг/с; ф - угол открытия дроссельной заслонки, рад.

Динамика датчика кислорода (т. н. «Х-зонда») определяется выражением:

7Я+^=Х(г-тД (4)

где Т5 - константа, определяющая задержку измеренного сигнала во времени;

- измеренное значение соотношения реального количества воздуха к необходимому; - непосредственное значение соотношения реального количества воздуха к необходимому.

Для дальнейшего развития математической модели, адекватно описывающей процессы, происходящие в газовом двигателе, в данной диссертационной работе были получены выражения (5-6) для соотношения воздух-топливо в цилиндре и крутящего момента двигателя.

Соотношение воздух-топливо в цилиндре X может быть представлено в следующем виде:

где цас - поток воздуха в цилиндр, кг/с; - поток газа в цилиндр, кг/с;

= 9,5 - стехиометрическое соотношение по массе для метана; Ул - вытесняемый объем цилиндра; Ис - число цилиндров.

Выражение для крутящего момента двигателя Мк?, Н-м, имеет вид

Тт-п С-Уа-Рт-Ут

где ут -плотность топлива; - удельный расход топлива (индивидуально для каждого двигателя); ^\f(<s^) - функция, определяющая эффективность преобразования энергии.

На основе выражений (2-6) была разработана математическая модель газового ДВС. Эта модель представляет собой систему уравнений (7-11) в пространстве состояний.

Разработанная математическая модель газового ДВС в пространстве состояний обеспечивает описание преобразования управляющих воздействий (угол поворота дроссельной заслонки и1 = ф; поток топлива, подаваемого в цилиндр, м2 через переменные состояния (частота вращения КВД х, =со, давление во впускном коллекторе хг=Рт)ъ выходные величины (соотношение воздух/топливо в цилиндре у1 = X, крутящий момент у2 = Л-/КР):

х, = -а,х1 +Ьпх,х2 -¿>125,(/), (7)

х2 = -агХ\Хг + ¿2/, (х2 )/2 (щ), (8)

У1 =С|Х,Х2/«2 . (9)

У2 =^,и2/3(х,), (10)

01)

где /3(*,) = Л/(*1) = 1 -Vм'-

Крутящий момент уг =МКР определяется величиной цикловой подачи топлива и2 = и частотой вращения КВД х, = со. Соотношение воздух-топливо в цилиндре у, = X определяется положением дроссельной заслонки и1 =ф, частотой вращения КВД хх = со, потоком топлива в цилиндр и2

На эти величины оказывают влияние и параметры, приведенные в таблице 2.

Представление математической модели газового ДВС в пространстве состояний по сравнению с классическим представлением ДВС в виде структурной схемы является оптимальным для синтеза алгоритмов адаптивного управления.

Таблица 2

Параметры математической модели газового двигателя в пространстве состояний

На основе математической модели газового двигателя разработаны математические модели, отражающие статические характеристики газового двигателя - зависимость крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала двигателя и положения дроссельной заслонки (скоростная характеристика), а также зависимость давления во впускном коллекторе от частоты вращения коленчатого вала двигателя и положения дроссельной заслонки, на основе данных моделей построен график скоростной характеристики, приведенный на рис. 7 совместно с графиком внешней скоростной характеристики, снятой с реального газового ДВС.

Проведен анализ статических и динамических ошибок по состоянию объекта и выходному сигналу, разработана структурная схема и математическая модель адаптивного ПИД-регулятора ЧВ (рис. 2).

Параметр Формула для расчета

а1

а2

Ьп

Ьп IV

Ьг 1\<КТт/Уп

Р!МспК2Тт2М2/цсУс1Ут

4 ^сУт/Я,

Рис. 2. Структурная схема адаптивного регулятора частоты вращения

В третьей главе показано, что при ограничениях, обусловленных особенностями работы ДВС, оптимальное управление обеспечивается при использовании табличного способа управления, когда текущие значения функций вычисляются путём интерполяции по. заранее сформированным таблицам. Рассмотрены основные методы интерполяции, обоснована применимость алгоритма кусочно-линейной интерполяции. Разработаны алгоритмы и вычислитель-

ные структуры для реализации адаптивного регулятора.

На рис. 3 представлен разработанный алгоритм адаптивного управления с изменением коэффициентов ПИД-регулятора ЧВ при скачкообразном изменении нагрузки. Суть работы данного алгоритма состоит в том, что при превышении заданного порогового значения изменения момента нагрузки ДМН производится изменение коэффициентов ПИД-регулятора ЧВ. По окончании некоторого временного промежутка, характеризующего начало завершающей стадии переходного процесса и определяемого индивидуально для каждого двигателя, производится возврат коэффициентов к исходным значениям.

На рис. 4 изображен разработанный алгоритм изменения статизма регу-ляторных характеристик, обеспечивающий реализацию оптимального регулирования автомобильным газовым ДВС. Вычисление текущего значения статизма 5 = Дш,ф) производится по таблице при помощи алгоритма интерполяции. Превышение порогового значения частоты вращения юп является условием для передачи управления в алгоритм работы двухрежимного РЧВ.

Рис. 3. Алгоритм адаптивного изменения „ . .

коэффициентов регулятора при РйС' 4' Алгоритм адаптивного изменения

скачкообразном изменении нагрузки СТаТИЗМа регуЛЯТОрных характеристик

На рис. 5 приведена структурная схема подсистемы, обеспечивающей оптимальное регулирование газовым ДВС путем изменения статизма его регуля-торных характеристик. Значение статизма на каждом цикле работы двигателя вычисляется из таблично заданной функции, отражающей зависимость статизма от заданной частоты вращения со3 и положения педали газа 5 = /(со,ср).

Рис. 5. Структурная схема подсистемы управления статизмом регуляторных характеристик газового двигателя внутреннего сгорания

Новое значение задания частоты вращения КВД СО3, вычисленное блоком самонастройки по формуле (1), подаётся на вход ПИД-регулятора частоты вращения. Тем самым достигается изменение статизма без изменения характеристик непосредственно ПИД-регулятора ЧВ.

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию полученных теоретических результатов. Основные структуры и алгоритмы проверены на имитаторе газового двигателя, разработанном в данной работе. Полученные в ходе проверки результаты свидетельствуют об адекватности предложенных моделей и устойчивости разработанной системы, что позволяет без значительных корректировок проверить систему непосредственно на газовом ДВС.

На рис. 6 изображены графики переходного процесса при скачкообразном изменении нагрузки, полученные с применением разработанных в данной работе адаптивных алгоритмов РЧВ в ходе моделирования и экспериментально - на электроагрегате АП-100 с газовым двигателем ЯМЗ 831.10. Расхождение между теоретическими и экспериментальными данными не превышает 5 %.

На рис. 7 изображен график внешней скоростной характеристики (ВСХ) газового двигателя ЗМЗ-40522.10. Пунктирной линией показана характеристика, построенная по математической модели, сплошной - полученная экспериментально.

При использовании разработанных алгоритмов удалось достичь показателей второго класса точности по требованиям стандарта, а именно: заброс ЧВ при ступенчатом изменении нагрузки составляет 5,9 % при сбросе нагрузки и 6,8 % при набросе нагрузки, максимальная длительность переходного процесса составляет 2,9 с. Кроме того, при работе с адаптивными алгоритмами нестабильность частоты вращения составляет 0,8... 1,0%, что также удовлетворяет требованиям ГОСТ 10511-83 по второму классу точности.

Результаты, полученные при испытаниях разработанных алгоритмов в

МПСУ двигателем ЯМЗ-831.10, показывают, что поставленная задача улучшения качества переходного процесса была решена.

Рис. 6. Переходный процесс при скачкообразном изменении нагрузки с адаптивным регулятором (1 -данные моделирования, 2 - экспериментальные данные)

Рис. 7. Внешняя скоростная характеристика газового двигателя

(1 - данные моделирования, 2 - экспериментальные данные)

В таблице 3 приведены основные характеристики разработанной системы в сравнении с базовыми системами. Кроме этого, применение разработанных адаптивных алгоритмов на автомобиле «Соболь» с МПСУ двигателем ЗМЗ-40522.10, работающем на смеси метана и водородосодержащего газа, обеспечило сохранение базовых ездовых качеств автомобиля как на основном топливе.

Таблица 3

Основные характеристики разработанной системы управления газовым ДВС

Характеристика Базовая система Базовая система с увеличенными коэффициентами Разработанная система с адаптивными алгоритмами

Нестабильность ЧВ в установившемся режиме 0,8...1 % 2..3% 0,8... 1 %

Заброс ЧВ при ступенчатом изменении нагрузки 15% 10% 5...7%

Длительность переходного процесса 5...6с 4...5с 2..,3с

Класс точности 4 3 2

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1) На основании системного анализа основных способов управления газовым двигателем разработан новый способ управления, основанный на использовании таблиц оптимальных значений параметров двигателя с применением

методов адаптивного управления, что позволило уменьшить объем вводимой в систему управления информации об объекте управления, получаемой на основе экспериментальных данных.

2) Разработана математическая модель газового двигателя в пространстве состояний, ориентированная на применение алгоритмов адаптивного управления частотой вращения коленчатого вала двигателя.

3) Разработаны структуры и алгоритмы адаптивного управления частотой вращения коленчатого вала газового ДВС, которые позволили реализовать оптимальное регулирование частоты вращения коленчатого вала двигателя путём изменения статизма регуляторных характеристик.

4) Разработан электронный цифровой имитатор газового двигателя с учетом предложенной математической модели газового ДВС.

5) При помощи разработанного интерфейсного прикладного программного обеспечения проведены экспериментальные исследования разработанных структур и алгоритмов адаптивного управления частотой вращения коленчатого вала двигателя на имитаторе и непосредственно на газовом ДВС, которые показали устойчивость системы в рабочем диапазоне нагрузок и частот вращения коленчатого вала двигателя. Сходимость результатов теоретических исследований и экспериментальных данных находится в пределах 8... 10 %.

6) Применение разработанных алгоритмов позволило существенно повысить качество управления частотой вращения коленчатого вала двигателя в электроагрегате, а именно: уменьшение длительности переходного процесса до 2...3 с, снижение заброса частоты вращения коленчатого вала двигателя при ступенчатом изменении нагрузки до 5...7 % и нестабильности частоты вращения в установившемся режиме до 0,8... 1 %.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1 Бурцев, Н. В. Применение элементов адаптивного управления в системе управления метано-водородным двигателем внутреннего сгорания [Текст] / Н. В. Бурцев, О. Ф. Бризицкий, В. А. Кириллов, В. М. Комаров, В. А. Собянин // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия Информационные технологии. - Том 7,2009. - № 2. - С. 62-73.

2 Бурцев, Н. В. Многотопливные газовые двигатели с элементами адаптивного управления [Текст] / Н. В. Бурцев, В. А. Бурцев У/ Газовая промышленность. - 2008. -№ 13 (626). - С. 68-73.

3 Бурцев, Н. В. Применение методов адаптивного управления в газовых электроагрегатах [Текст] // Транспорт на альтернативном топливе. - 2010. -№ 1 (13).-С. 46-51.

Статьи в прочих научных изданиях и материалах конференций:

4 Бурцев, Н. В. Структура микропроцессорной системы управления газовым двигателем [Текст] // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии имени П. А. Соловьева: Сборник научных трудов. -Рыбинск, 2008. - № 2 (14). - С. 124-130.

5 Бурцев, Н. В. Применение бортового генератора синтезгаза на автомобиле под управлением адаптивной микропроцессорной системы [Текст] / Н. В. Бурцев, В. А. Бурцев // Транспорт на альтернативном топливе. -2009.-№6(12).-С. 20-25.

6 Бурцев, Н. В. Опыт создания и эксплуатации двухтопливного газоводородного автомобиля с микропроцессорной многоуровневой системой управления [Текст] / Н. В. Бурцев, В. А. Бурцев // Материалы VII международной конференции СА88ЦР-2009. - М.: ООО «Газпром экспо», 2010. - С. 78-89.

Зав. РИО М. А. Салкова Подписано в печать 25.05.2010. Формат 60x84 1/16. Уч.-изд.л. 1. Тираж 100. Заказ 57.

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П. А. Соловьева

(РГАТА имени П. А. Соловьева)

Адрес редакции: 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53

Отпечатано в множительной лаборатории РГАТА имени П. А. Соловьева

152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53

Содержание. Введение.

1 Исследование существующих систем управления газовым двигателем.

U Исследование способов подачи газового топлива в Двигатель внутреннего сгорания

1-1.1 Эжекторные (карбюраторные) системы подачи газового топлива.

1.1.2 Инжекторные системы.j

1.2 Анализ существующих систем управления газовым двигаем!!

1.2.1 Классификация методов построения систем управления ДВС.

1.2.2 Анализ способов управления газовым двигателем.

1.2.3 Структура современной микропроцессорной системы управления газовым двигателем.

1.3 Постановка задач адаптивного управления ^ов™ двиг^м!! 32 1.3.1 Газовый двигатель как объект управления

U.2 Основные задачи управления газовым двигателем.".

1 л Выводы по главе

2 Разработка математических моделей и я, уппя r ttf»uttct . миделей и адаптивных элементов Управления газовым двигателем внутреннего сгорания.

2.1 Совершенствование математических - ."" внутреннего сгорания.* ^ Га3°В°Г° ^ИГателя

2.1.1 Совершенствование математических.Z.1'.^ ических моделей дхззигателя внутреннего сгорания.^^

2.1.2 Усредненная математически* л^™

2 1 ту екая М0Дель газового двигателе

ZA-3 модель газового двигателя R гт™. двигателя в пространстве состояний

2.1.3 Математические модели статических характеристик двигателя внутреннего сгорания.

2.2 Разработка моделей адаптивных элементов.

2.2.1 Структура и типы адаптивных систем управления.

2.2.2 Постановка задачи адаптивного управления. Этапы синтеза адаптивной системы.

2.2.3 Базовые структуры алгоритмов адаптации.

2.2.4 Разработка алгоритма адаптивного управления параметрически неопределенным объектом.

2.2.5 Разработка математической модели адаптивного ПИД-регулятора.

2.3 Выводы по главе.

3 Разработка вычислительных структур для управления газовым двигателем с элементами адаптивного управления.

3.1 Формирование критериев применимости программных и аппаратных средств при реализации системы управления.

3.2 Выбор и обоснование применения программных и аппаратных структур системы управления.

3.2.1 Выбор и обоснование применения аппаратных средств.

3.2.2 Выбор и обоснование алгоритмов интерполяции.

3.3 Разработка алгоритмов системы управления с элементами адаптивного управления.

3.3.2 Адаптивный алгоритм изменения статизма регуляторных характеристик.

3.4 Разработка вычислительных структур системы управления с элементами адаптивного управления.

3.4.1 Структура микропроцессорной системы управления газовым двигателем и принципы работы основных блоков системы.

3.4.2 Разработка вычислительных структур для реализации разработанных алгоритмов 3.5 Выводы по главе.

4 Экспериментальное исследование методов и вычислительных структур системы управления газовым двигателем с элементами адаптивного управления.

4.1 Совершенствование электронного имитатора газового двигателя внутреннего сгорания с учетом разработанных математических моделей.

4.2 Проверка основных структур и алгоритмов системы управления на имитаторе газового двигателя внутреннего сгорания.

4.3 Экспериментальное исследование разработанных алгоритмов системы управления на реальном газовом двигателе внутреннего сгорания.

4.4 Анализ эффективности разработанной системы в решении поставленных задач.;.

4.5 Выводы по главе.

В настоящее время все большее распространение получает применение различных газов в качестве моторного топлива для транспортных средств и автономных энергетических установок. Это обусловлено и экономическими и экологическими факторами:

- стоимость природного газа в среднем в 2 раза ниже стоимости бензина АИ-80, а попутного нефтяного - на 40-60 % ниже стоимости природного газа;

- природный и попутный нефтяной газ выгодно использовать для автономного энергоснабжения, в т. ч. в удаленных населенных пунктах и на местах добычи полезных ископаемых (нефть, газ, горючие сланцы), что дает значительную экономию по сравнению с дизельными электростанциями и не требует завоза дорогого дизельного топлива;

- использование газового топлива позволяет значительно улучшить экологические показатели работы двигателя внутреннего сгорания, в частности, содержание вредных выбросов в отработавших газах.

Объектом исследования данной работы является системный анализ газового ДВС, структуры и алгоритмы системы управления газовым двигателем.

Как показывает практика, задача разработки системы управления тазовым двигателем, обеспечивающей выполнение требований как экологических норм стандарта «Евро» ЕЭК ООН [1], так и стандартов в области регулирования энергетических установок [2] требует применения наиболее современных методов управления. В ходе исследований было выявлено, что применяемые на большегрузных автомобилях и автобусах системы управления газовыми двигателями работают в основном на всережимном или двухрежимном типе регуляторов частоты вращения (РЧВ) коленчатого вала двигателя (КВД). Оба типа регуляторов имеют недостатки, достаточно подробно описанные в работах Бла-женнова Е. И и Хрящева Ю. Е., заключающиеся в том, что они не обладают требуемой универсальностью, обеспечивающей ездовые качества и комфортность управления транспортным средством как в городских условиях с плотным движением, частыми остановками, так и на шоссе.

Двигатели транспортных средств, работающие на сверхбедных смесях (например, газоводородные, работающие на смеси метана и водорода - гайтана), обеспечивают отличные показатели по экологии и экономии топлива, но ни с одним видом известных РЧВ' не позволяют достичь приемлемой динамики движения транспортного средстваДля решения вышеперечисленных задач необходимо внедрение методов адаптивного управления в существующие регуляторы частоты вращения КВД газового ДВС.

Наиболее широко известные в России системы управления газовыми двигателями различной мощности для электроагрегатов обеспечивают выполнение требований ГОСТ 10511-83 по качеству регулирования частоты вращения'ДВС не выше 3-4 класса точности при возрастающей потребности в электроагрегатах, системы автоматического регулирования частоты (САРЧ) которых должны обеспечивать точность не ниже 2' класса. Существующие системы управления, в том числе микропроцессорные, не всегда способны обеспечить решение вышеуказанных задач.

Предметом исследования данной работы является адаптивный регулятор частоты вращения КВД газового ДВС для газопоршневых энергоустановок, большегрузных автомобилей и автобусов, позволяющий оптимизировать режимы его работы при изменениях возмущающих и управляющих воздействий, а также его структуры и алгоритмы.

Существует необходимость в разработке таких структур и алгоритмов, которые обеспечивали бы для газового двигателя, работающего на транспортном средстве, реализацию оптимальных характеристик регулирования, а для электроагрегатов на газовых двигателях - улучшение качеств регулирования частоты вращения для соответствия-требованиям 1 или 2 класса точности, что определяет актуальность работы.

Проведенные в данной работе исследования систем управления газовыми двигателями и используемых алгоритмов регулирования частоты вращения, преимущественно опираются на концепции, модели и подходы, изложенные в работах БлаженноваЕ. И. и ХрящеваЮ. Е. [3-7], Баркова Ю. А. [8], Герасимова Д. Н. и Мигуша С. А. [911] и Гириявца А. К. [12].

Целью данной работы являются системный анализ работы газового двигателя и существующих систем автоматического регулирования частоты вращения КВД с точки зрения применения микропроцессорной системы управле--' ния и совершенствование существующих систем, структур и алгоритмов для обеспечения повышенной точности регулирования, оптимального протекания переходных процессов, формирования необходимых скоростных и нагрузочных характеристик, а также улучшения экологических и экономических показателей применения газовых двигателей в составе транспортных средств и энергетиче-" ских установок.

Методы исследования базируются на применении системного анализа, теории автоматического управления, методов планирования эксперимента, интерполяции и аппроксимации, статистической обработки экспериментальных данных, матричного и дифференциального исчисления;- математического, цифрового и имитационного моделирования с применением метода пространства состояний для описания системы управления газовым двигателем. Усредненная математическая модель газового двигателя разработана на основе экспериментально полученных в ООО «Газомотор-Р» характеристик газовых модификаций двигателей ЗМЗ-40522.10 и ЯМЗ-831.10.

Достоверность основных результатов работы подтверждается' совпадением результатов экспериментальных исследований разработанных алгоритмов в составе систем управления двигателями ЗМЗ-40522.10 на автомобиле «Соболь» и ЯМЗ-831.10 в составе автономной энергетической установки АП-100 с результатами теоретических исследований.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана математическая модель газового двигателя, ориентированная на синтез алгоритмов адаптивного управления;

- предложен способ управления газовым двигателем внутреннего сгорания, основанный на использовании таблиц оптимальных значений параметров двигателя с применением методов адаптивного управления;

- разработаны структуры и алгоритмы самонастраивающейся* системы адаптивного управления частотой вращения коленчатого вала двигателя, позволяющие в рамках классического ПИД-регулятора частоты вращения (ЧВ) оперативно изменять параметры работы двигателя, обеспечивая существенное улучшение качеств переходного процесса в электроагрегатах, а именно: уменьшение длительности переходного процесса до 2.3 с, снижение заброса частоты вращения коленчатого вала двигателя при ступенчатом изменении нагрузки до 5.7 % и нестабильности частоты вращения в установившемся режиме до 0,8. 1 %, а также позволяющие реализовать оптимальный регулятор частоты вращения на базе классического всережимного регулятора.

Практическая значимость работы обусловлена применением, разработанных алгоритмов в совместных работах ООО «Газомотор-Р» с ОАО «Автодизель» (при разработке системы управления* газопоршневым электроагрегатом АП-100 с двигателем ЯМЗ-831.10) и с ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» (при разработке системы управления газовой модификацией автомобиля «Соболь» с двигателем ЗМЗ-40522.10, работающего на смеси природного газа (метана) и водородосодержащего газа), в результате которых удалось достичь требований 2 класса точности для электроагрегатов и реализовать оптимальный регулятор.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на научных конференциях:

- 65-я международная научно-техническая конференция Ассоциации автомобильных инженеров «Автомобиль и окружающая среда», г. Дмитров,

2008 г.;

- 66-я международная научно-техническая конференция Ассоциации автомобильных инженеров «Автомобиль и окружающая среда», г. Дмитров,

2009 г.;

- VII Международный автомобильный научный форум (МАНФ), г. Москва, 2009 г.

Публикации

Материалы диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, в т. ч. 3 - в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов научных исследований.

Структура и объем работы

Диссертация содержит введение, 4 главы, заключение, приложения и список использованных источников, насчитывающий 80 наименований. Основная часть работы изложена на 157 страницах печатного текста, содержит 61 рисунок и 19 таблиц.

4.5 Выводы по главе

1) В главе 4 был разработан имитатор газового ДВС на основе предложенных математических моделей газового ДВС и статических характеристик. Разработано интерфейсное прикладное программное обеспечение, позволяющее производить исследование системы как на имитаторе, так и на реальном двигателе.

2) Основные структуры и алгоритмы, разработанные в главе 3, были проверены на имитаторе газового двигателя. Проверка их функционирования показала, что система реагирует адекватно, и можно приступить к исследованию разработанных моделей, структур и алгоритмов в условиях реального двигателя.

3) Проверка на реальном двигателе производилась для задачи обеспечения качеств переходного процесса — на электроагрегате АП-100 с двигателем ЯМЗ-831.10, а для задачи обеспечения оптимальных рабочих характеристик -на автомобиле «Соболь» с двигателем ЗМЗ-40522.10.

4) Сравнительное исследование разработанных алгоритмов на электроагрегате АП-100 показало, что улучшились практически все показатели переход-, ного процесса и работы двигателя в установившемся режиме в сравнении с использовавшимися ранее алгоритмами. Так, длительность переходного процесса при применении адаптивных алгоритмов уменьшилась с 5.6 секунд до 2.3 секунд, заброс частоты вращения при скачкообразном изменении нагрузки снизился почти в два раза - с 15 % до 6.7 %, а нестабильность частоты вращения в установившемся режиме сохранилась на уровне 0,8. 1 %. Это позволило повысить класс точности электроагрегата до второго, что отвечает приведенным требованиям и является успешным решением поставленной задачи. Исследование разработанных структур и алгоритмов на автомобиле показало существенное улучшение ездовых качеств автомобиля при работе газового двигателя на смеси природного газа (метана) и водородосодержащего газа (синтезгаза). Заметно улучшилась устойчивость частоты вращения газового ДВС в режимах трогания с места и маневрирования, отмечено более комфортное управление автомобилем с адаптивным регулятором. Применение оптимального регулятора с алгоритмами адаптивного управления на газовом двигателе ЗМЗ-40522.10, работающем на сверхбедных смесях метана и синтезгаза, в среднем на 15-18 % повысило разгонные характеристики автомобиля по сравнению с классическим двухрежимным регулятором (таблица 4.1). Этого удалось достичь за счет реализации оптимального регулятора, рассмотренного в главе 1, путем внедрения адаптивного алгоритма изменения статизма регуляторных характеристик.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данная диссертационная работа посвящена применению методов адаптивного управления в регуляторах частоты вращения газовых двигателей внутреннего сгорания различного применения. • Проведенные исследования позволили получить следующие научные и практические результаты.

1) На основании системного анализа основных способов управления газовым двигателем разработан новый способ управления, основанный на использовании таблиц оптимальных значений параметров двигателя с применением методов адаптивного управления, что позволило уменьшить объем вводимой в систему управления информации об объекте управления, получаемой на основе экспериментальных данных.

2) Разработана математическая модель газового двигателя в пространстве состояний, ориентированная на применение алгоритмов адаптивного управления частотой вращения коленчатого вала двигателя.

3) Разработаны структуры и алгоритмы адаптивного управления частотой вращения коленчатого вала газового ДВС, которые позволили реализовать оптимальное регулирование частоты вращения коленчатого вала двигателя путём изменения статизма регуляторных характеристик.

4) Разработан электронный цифровой имитатор газового двигателя с учетом предложенной математической модели газового ДВС.

5) При помощи разработанного интерфейсного прикладного программного обеспечения- проведены экспериментальные исследования разработанных структур и алгоритмов .адаптивного управления частотой вращения коленчатого вала двигателя на имитаторе и непосредственно на газовом ДВС, которые показали устойчивость системы, в рабочем диапазоне нагрузок и частот вращения коленчатого вала двигателя. Сходимость результатов теоретических исследований и экспериментальных данных находится в пределах 8. 10 %.

6) Применение разработанных алгоритмов позволило существенно повысить качество управления частотой вращения коленчатого вала двигателя в электроагрегате, а именно: уменьшение длительности переходного процесса до 2.3 с, снижение заброса частоты вращения коленчатого вала двигателя при ступенчатом изменении нагрузки до 5.7 % и нестабильности частоты вращения в установившемся режиме до 0,8. 1 %.

1. ГОСТ 10511—83. Системы автоматического регулирования частоты вращения (САРЧ) судовых, тепловозных и промышленных дизелей. Общие технические требования Текст. — Введ. 1985-01-01. — М.: Изд-во стандартов, 1984.-15 с.

2. Блаженное, Е. И. Основы теории автоматического регулирования автомобильных дизелей Текст. '/ Е. Hi Блаженнов. — Ярославль: Яросл. политехи/ ин-т, 1989,1 95 с.

3. Блаженнов, Е. И. Новые элементы в автоматических регуляторах частоты вращения автомобильных дизелей Текст. / Е. И. Блаженнов. Ярославль: Яросл. политехи, ин-т, 1988. - 85 с.

4. Хрящев, Ю. Е. Конспекты по современной автоэлектронике Текст. / Ю. Е. Хрящев, А. В; Жаров, Е. И. Блаженнов. Ярославль: Яросл. гос. техн. унт, 1999. - 127 с.

5. Хрящев, Ю. Е. Электронное управление работой автомобильных двигателей Текст. / Ю. Е. Хрящев, Е. И. Блаженнов. / Ярославль: Яросл. политехи, ин-т, 1990.-92 с.

6. Хрящев, Ю. Е. Оптимизация управления топливоподачей автомобильных ДВС Текст. / Ю. Е. Хрящев. Ярославль: Яросл. гос. техн. ун-т, 2000. — 72 с.

7. Герасимов, Д. Н. Задачи управления инжекторными двигателями внутреннего сгорания Текст. / Д. Н. Герасимов, С. А. Мигуш. Санкт-Петербург: Сборник трудов VII конференции молодых ученых «Навигация и управление движением». — 2005. - С. 127-133.

8. Мигуш, С. А. Алгоритмы адаптивного управления инжекторными двигателями внутреннего сгорания Электронный ресурс. : дис. . канд. техн. наук : 05.13.01. / С. А. Мигуш. М.: РГБ, 2005 (из фондов Российской государственной библиотеки).

9. Гирявец, А. К. Теория управления автомобильным бензиновым двигателем Текст. / А. К. Гирявец. -М.: Стройиздат, 1997. 173 с.

10. Орлищ А*. С. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей Текст. / А. С. Орлин, А. Н. Ефимов, и др. М.: Машиностроение, 1980. - 384 с.

11. Пинский, Ф. И. Микропроцессорные системы управления автомобильными двигателями внутреннего сгорания Текст. / Ф. И. Пинский, Р. И. Давтян, Б. Я. Черняк. -М.: «Легион-Автодата», 2004. 134 с.

12. Мамедова, М. Д. Транспортные двигатели на газе Текст. / М. Д. Мамедова, Ю. Н. Васильев. М.: Машиностроение, 1994. - 224 с.

13. Марков В. А. Топлива и топливоподача многотопливных и газодизельных двигателей Текст. / В. А. Марков, С. И. Козлов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. - 296 с.

14. Пасечник, Д. В. Газовая система топливопитания для инжекторных двигателей ЗМЗ Текст. / Д. В. Пасечник. Автомобильная промышленность, 2004.-№5.-С. 12-16.

15. Гайворонский, А. И. Использование природного газа и других альтернативных топлив в дизельных двигателях Текст. / А. И. Гайворонский,

16. B. А. Марков, Ю. В. Платовский. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2007. - 480 с.

17. Уайт, Ч. Системы управления и впрыск топлива Текст.: справочник / Ч. Уайт. — М.: Алфамер Паблишинг, 2006. 320 с.

18. Крутов, В. И. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания Текст. / В. И. Крутов. — М.: Машиностроение, 1979. — 615 с.

19. Васильев, Ю. Н. Газовые и газодизельные двигатели Текст. / Ю. Н. Васильев, JI. С. Золотаревский, С. И. Ксенофонтов. Гос. газовый концерн "Газпром". -М.: ВНИИ экономики, орг. пр-ва и техн.-экон. информ. в газовой пром-сти, 1992. - 127 с.

20. Рынкевич, С. А. Адаптивные системы управления АТС Текст. /

21. C. А. Рынкевич. Автомобильная-промышленность. - 2005. - №6. - С. 36-39.

22. Бурцев, Н. В. Микропроцессорная система управления газоводородным автомобилем с бортовым генератором водорода Текст. / Н. В. Бурцев, В. А. Бурцев. Транспорт на альтернативном топливе. - 2009. - №5. - С. 32—38.

23. Шишков, В. А. Алгоритм адаптации электронной системы управления ДВС к различным химическим составам газового топлива Текст. /

24. B.А.Шишков — Транспорт на альтернативном топливе. 2008. - №1 —1. C. 30-36.

25. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования*. Книга 1. Математическое описание, анализ устойчивости и качества систем автоматического регулированияг Текст. : под ред. В. В. Солодовникова. — М.: Машиностроение, 1967. 770 с.

26. Ким, Д. П. Теория автоматического управления. Т. 1. Линейные системы Текст. / Д. П. Ким. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 288 с.

27. Ким, Д^ П. Теория автоматического управления. Т. 2., Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы Текст. / Д. П. Ким. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 464 с.

28. Современная теория управления Электронный ресурс. -http://syscontrol. com. ua/index.php?name=Pages&op=page&pid—10

29. Мирошник, И. В. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами Текст. / И. В. Мирошник, В.О.Никифоров, А. Л. Фрадков. СПб: Наука, 2000. — 550 с.

30. Петров, Б. Н. Принципы построения и проектирования самонастраивающихся систем управления Текст. / Б. Н Петров., В; Ю. Рутковский, И. Н. Крутова, С. Д. Земляков — М.: Машиностроение, 1972. — 260 с.

31. Морозов, К. А. Токсичность автомобильных двигателей Текст. / К. А. Морозов. М.: Легион-автодата, 2001. - 80 с.

32. Мазннг, Mi Bi Законы управления топливоподачей Текст. / М. В. Мазинг. Автомобильная промышленность. - 1994. - №9. - С. 7-9.

33. Мирошник, И В. Теория автоматического управления. Линейные системы Текст.7 И. В! Мирошник. — С-Пб.: Питер, 2005. 336 с.

34. Олссон, Г. Цифровые системы автоматизации и управления Текст. / Г. Олссон, Д. Пиани. С-Пб.: Невский диалект, 2001. — 557 с.

35. Гостев, В. И. Системы управления с цифровыми регуляторами Текст.: справочник / В. И. Гостев. К.: Техника, 1990. — 280 с.

36. Никифоров, В. О; Системы адаптивного управления с расширенной ошибкой Текст. / В. О. Никифоров, А. Л. Фрадков. — Автоматика и телемеханика, 1994. №9. - С. 3-22.

37. Келнм, Ю. М. Типовые элементы систем автоматического управления Текст. / Ю. М. Келим. М.: Форум:ИНФРА-М, 2002. - 384 с,

38. Мазуров, В. М. Автоматические регуляторы в системах управления и их настройка. Часть 1. Промышленные объекты управления Текст. / В. М. Мазуров. — Компоненты и технологии. — 2003. №4. - С. 67-70:

39. Мазурову В. М. Автоматические регуляторы в системах управления и их настройка. Часть 2. Автоматические регуляторы, и их настройка Текст. /

40. B. Mi Мазуров. Компоненты и технологии. - 2003. - №5. - С. 59-62.

41. Мазуров, В. М. Автоматические регуляторы^ в системах управления и их, настройка. Часть 3. Цифровые регуляторы и их настройка Текст. / В! М. Мазуров; Компоненты и технологии; - 2003. — №6. - С. 60-64.

42. Дентон, Т. Автомобильная электроника Текст. / Т. Дентон. М.: НТ Пресс, 2008. - 576 с.

43. Копытин, С. А. Микроконтроллеры семейства Siemens С166 Текст. /

44. C. А. Копытин. Chip News. - 1999. - №1. - С. 39-42!

45. Копытин, С. А. Микроконтроллеры семейства Siemens С166 (часть 2) Текст. / С. А. Копытин. Chip News. - 1999. - №4. - С. 22-26.

46. Курилин, А. И; 32-разрядные микроконтроллеры AT91SAM7S производства компании ATMEL Текст. / А. И. Курилин. Компоненты и технологии. - 2005. - №6. - С. 40-43.

47. Техническая документация на микроконтроллер AT91SAM7A1 Электронный ресурс. / Atmel АТ91 ARM Thumb-based Microcontroller AT91SAM7A1 Summary на английском языке. — http://www.atmel.com/.

48. Техническая документация на микроконтроллер AT90CAN128 Электронный ресурс. / Atmel 8-bit AVR Microcontroller with 128K Bytes of ISP Flash and CAN Controller — на английском языке. — http://www.atmel.com/.

49. Техническая документация на микроконтроллер C167CS4 Электронный ресурс. / C167CS4-R 16-bit Single-Chip Microcontroller Datasheet на английском языке. — http://www.infineon.com/.

50. Техническая документация на микроконтроллер MPC5510G Электронный ресурс. / MPC5510G Microcontroller Family Datasheet на английском языке. — http://www.freescale.com/.

51. Ракитин, В. И. Практическое руководство по методам вычислений' с применением программ для персональных компьютеров Текст. / В. И. Ракитин, В. Е. Первушин. М.: Высш. шк., 1998. - 383 с.

52. Стечкин, С. Б. Сплайны в вычислительной математике Текст. / С. Б. Стечкин, Ю. Н. Субботин. -М.: Наука, 1976. 256 с.

53. Колесов, А. П. Продукты фирмы Golden Software для ученых и инженеров Текст. / А. П. Колесов, О. А. Павлова. КомпьютерПресс. - 1999. - №3. -С. 20-221

54. Шикин, Б. В. Кривые и поверхности на экране компьютера Текст.: руководство по сплайнам для пользователей / Е. В". Шикин, JI. И. Плис. — М.: Диалог-МИФИ, 1996.-240 с.

55. Интерполяция, аппроксимация и численное дифференцирование Электронный ресурс. — http://alglib.sources.ru/interpolation.

56. Григорьев, А. Б. О чем не пишут в книгах по Delphi Текст. / А. Б. Григорьев. С-Пб.: BHV - Санкт-Петербург, 2008. - 576 с.

57. Барков, Ю. А. Программно-аппаратный имитатор двигателя внутреннего сгорания Текст. / Ю. А. Барков — Справочник. Инженерный журнал.2003.-№3.-С. 28-33.

58. Кириллов, Н. Г. Альтернативные моторные топлива XXI века Текст. / Н. F. Кириллов. — Автозаправочный- комплекс + альтернативное топливо, 2003.- №3.-С. 58-63.

59. Льотько, В: Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания Текст. / В. Льотько, В; Hi Луканин, А. С. Хачиян. -М.: Изд-во МАДИ (ТУ), 2000: -311 с.

60. Хачиян, А. С. Новое поколение двигателей с внутренним смемеобра-зованием, питаемых природным газом (Д11Г) Текст. / А. С. Хачиян. Поршневые двигатели и топлива в XXI веке: Сб. науч. трудов. — М: МАДИ, 2003. — С. 133-143.

61. Шидловский, С. В. Автоматическое управление. Перестраиваемые структуры Текст. / С. В. Шидловский. Томск: Томский государственный университет, 2006. - 288 с.

62. Городцов, Л. А. Проблема утилизации попутного газа Текст. / Л. А. Городцов: Академия энергетики. - 2006. - №6 (14). - С. 56-60;

63. Назаренко, О. Г. Газовые двигатели: история и перспективы Текст. / О. Г. Назаренко. Академия энергетики: — 2007. - №4 (18). - С. 25-30:

64. Подбельский; В. В. Программирование на языке Си Текст. / В: В. Подбельский, С. С. Фомин.-М.: Финансы и статистика, 2004. 600 с.

65. Бурцев, Н. В. Многотопливные газовые двигатели с элементами адаптивного управления Текст. / Н. В. Бурцев, В. А. Бурцев. Газовая промышленность. - 2008. - №626. - С. 68-73.

66. Денисенко, В. В. ПИД-регуляторы: вопросы реализации Текст. / Bv В: Денисенко; — Современные технологии автоматизации., — 2007. — № 4.—1. C. 86-97.

67. Athans, М. The role of modern control theory for automotive engine control Текст. Massachusetts Institute of Technology, Electronic Systems Laboratory. -1978.

68. Dobner, J. D. A. mathematical engine model for development of dynamic engine control Текст. -SAE paper No. 800054, 1980.

69. Hedicks, E. Event-based engine control: practical problems and solutions Текст.:/E. Hedicks, A. Chevalier, M. Jensen. SAE paper No. 950008, 1995.

70. Kubesh, J. T. Development of an electronically-controlled natural gas-fueled engine Текст. / J. Т. Kubesh, D. J. Podnar, К. H. Guglielmo et al. SAE Tehcnical Paper No. 951940, 1995. •

71. Fukano, Y. In-cylinder combustion in a natural gas fueled spark ignition engine probed by high-speed Schlieren method and its dependence on engine specifications Текст.; / Y. Fukano, H. Hisaki, S. Kida et al. SAE Technical; Paper No. 911493, 1991.

72. Isermann, R. Modelling and adaptive: control of combustion engines with fast neural networks Текст. / R. Isermann, N. Muller. — Eunite 2001 Conference Papers, 2001.

73. Li, b. Combustion and: emissions characteristics of a small spark-ignited LPG engine Текст. / L. Li, Z. Wang, B. Deng. SAE Technical Paper No. 021738, 2002.

74. McCormick, R. L. In-use emissions from, natural gas fueled heavy-duty vehicles Текст. / R. L. McCormick, M. S. Graboski, T. Allerman et al. SAE Technical Paper No. 991507, 1999.

75. Bartunek,,B^Direct induction natural gas: a diesel-derived combustion system for low emission and'high fuel economy Текст.7 В. Bartunek, U. Higler. SAE Technical Paper No. 002827, 2000:

76. Ashley, S. A. A radical way to burn Текст. Mechanical engineering. -1996.-Pp. 64-67.

77. Fiveland, S. BI A four-stroke homogenous charge compression engine simulation for combustion and performance studies Текст. / S. В. Fiveland,

78. D. N. Assanis. SAE Paper No. 010332, 2000.