本文采用基于模型的开发设计方法对天然气发动机转矩控制系统进行研究。首先,研究天然气发动机转矩控制理论,推导点火提前角、空燃比和节气门开度三个控制参数与转矩之间的关系。在不同发动机工况下,分析三个控制参数的调节方法以及它们之间的关系,为建立控制策略模型提供依据。然后,利用Matlab/Curve Fitting Tool工具箱对传感器标定数据进行分析,建立温度和压力等传感器模型;通过原理分析建立位置传感器模型,使物理信号和传感器电压信号对应。将天然气发动机控制系统分为操纵意图、转矩控制、底层驱动三个相互关联的功能模块,为建立控制系统模型奠定基础。利用Matlab/Simulink/Stateflow实现控制系统模型。经过信号有效性检测和处理模型得到可信的传感器信号用于发动机状态的识别和控制策略计算,分工况建立控制策略模型,控制点火提前角、空燃比和电子节气门开度。最后,建立天然气发动机模型用于验证和确认所建立的控制策略模型的可行性和正确性,离线仿真结果表明所建立的模型符合控制系统要求。利用Matlab/RTW技术,将模型写入MACS565汽车快速原型开发系统主控制器中,进行在环仿真测试和验证,并建立初始MAP图的标定模型。采用基于模型的开发设计方法能够增加开发过程的灵活性,减少开发时间提高工作效率。