自由活塞发动机液压系统控制设计

【摘要】随着国民经济的快速发展和工业化进程的加快，社会各领域对动力机械的需求越发呈现多元化的趋势。在过去的一百多年里，传统的往复活塞式内燃机由于结构合理、可靠性好、燃料利用率较高而获得了长足发展，成为交通运输、工程机械、海运等各行业的主要动力装置。自由活塞发动机几乎与传统内燃机同时出现，但是限于当时的工业技术水平以及控制技术，其在相当长的一段时间内并没有得到长足的发展。近些年来，由于传统动力机械消耗了大量的非可再生能源，随之带来的环境污染和能源枯竭问题日益严重，结构简单、能量利用率高的自由活塞发动机重新获得人们的重视，掀起了一轮研发热潮。本文结合已经开发完成的自由活塞发动机样机，对其液压控制系统进行了设计研究。首先针对自由活塞发动机的特点，考虑到活塞位置变化的随机性和灵活性，提出了活塞位置监控和控制的方案，即采用高速直线位移传感器与触发式传感器相结合的办法，两种传感器联动来控制活塞位置，这样保证了活塞位置控制的可靠性和灵活性。其次，根据液压系统的控制要求，完成了电控单元、传感器和执行器的选型，根据控制实际，设计制作了液压控制系统硬件电路，包括电控单元的时钟、电源、复位电路和存储器扩展，模拟信号和数字信号采集模块、功率驱动模块、通信模块等。利用Keil提供的集成开发环境，采用C语言编制调试了控制程序，采用基于模块化的编程原则，将初始化及各功能模块的代码分开编写调试，大大缩短了开发周期和维护成本。提出了各工况下的控制策略，包括液压自由活塞发动机启动控制、失火判断等，然后将所开发的控制系统软硬件结合自由活塞发动机进行了发动机启动实验，经验证，控制系统软硬件基本实现了设计功能，信号采集准确，功率驱动模块能满足负载要求。活塞组件按预定轨迹运动，在启动压力和流量足够的情况下，能够满足发动机正常工作时的需求。
【作者】郭超；
【导师】袁兆成；
【作者基本信息】吉林大学，动力工程，2014，硕士
【关键词】自由活塞发动机；液压系统；控制；

【参考文献】
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