[论文]ccta090504(final)

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1、汽油发电机转速前馈-反馈控制系统段盼a，董平b，程伟b，段其昌b（重庆大学a.电气工程学院，b.自动化学院，重庆400044）摘要：汽油机的转速稳定性是影响汽油发电机电气性能指标的一个重要因素，本文在分析其工作原理的基础上提出了一种电流前馈、转速负反馈式的系统结构，并且把反馈控制器设计为模糊控制、PID控制和保持模态相结合的多模态控制器。利用Matlab工具进行的仿真和实际配机试验结果都表明，采用此算法后该转速控制系统的稳态性能和动态切换性能都比采用常规PID控制时有明显改善，证实了所提方法的有效性。关键词：汽油发电机，电流前馈，多模态控制，模糊控制中图分类号

2、：TP273+.2文献识别码：A文章编号：Feedforward-feedbackSpeedControlSystemofGasolineGeneratorDUANPan1,DONGPing2,CHENGWei2,DUANQichang2(1.CollegeofElectricalEngineering,2.CollegeofAutomationChongqingUniversity，Chongqing400044，China.)Abstract:Thespeedstabilityofgasolinegeneratorisanimportantfactorth

3、ataffectsitselectricalperformance.Asystematicstructure，whichconsistsofcurrentfeedforwardandspeedfeedbackpartbasedontheoperatingprinciple，isproposedinthisessay.Andthefeedbackcontrollerisdesignedasamultimodecontrollercomposedoffuzzycontrol,PIDandmaintainmode.Simulationofspeedcontrolwa

4、simplementedbyMatlab,andtheexperimentalresultsshowthatthepresentcontrollerhassuperiorcharacteristicsonthestaticanddynamicperformanceofspeedwhencomparedwiththetraditionalPIDscheme,sotheproposedcontrolmethodisprovedtobeefficientinspeedregulationofgasolinegenerator.Keywords:Gasolinegen

5、erator,Currentfeedforward,Multimodecontrol,Fuzzycontrol1引言(Introduction)小型汽油机具有体积小、重量轻、价格低廉、使用方便等显著优点，因而具有广阔的市场前景。近年来我国小型汽油机的品种、产量都得到迅速增长。但随着国民经济的发展，对小型汽油的排放、噪声等系列质量指标都有了更严格的要求。调速性能是影响小型汽油机诸多质量指标的一个关键因素，目前小型汽油机转速调节主要通过机械元件来实现，存在惯性滞后严重及摩擦阻力大、调节粗糙等缺陷，转速调节精度和自动化程度都较低[1]。汽油发动机具有非线性、多工况的

6、特点，其动态特性随转速和负载的变化而变化。目前，已有一部分学者对汽油机的控制进行了研究。在文献[2]，[3]中，分别应用滑模控制、综合方法针对汽车用汽油机的转速控制进行了研究，而文献[4]，[5]分别应用QFT鲁棒控制，动态输出反馈控制对小型无人直升机发动机的恒速控制进行了研究，但其只进行了仿真分析，未有实际配机试验结果。在上述的几种控制方法中，大多将发动机系统视为单一的一类不确定或参数摄动系统来进行研究，未考虑发动机在不同工况下的不同动态性能，也未从负载扰动前馈补偿的角度来改善系统动态性能。本文分析了小型汽油发电机工作机理，得出破坏系统稳态的主要因素为系统负

7、载的突变，对于这类扰动，可以采用前馈补偿的方法来消除。因此，提出一种结合前馈控制、传统PID、模糊控制等方法的前馈-多模态反馈控制算法。采用此种方法，对系统在工况变化时采用模糊控制，在稳态时采用线性PID控制，并利用前馈补偿来抑制负载扰动。通过仿真分析和配机试验均证实这种方法对改善小型汽油发电机稳态和动态综合性能具有有效性。2汽油发电机建模(Modelingofgasolinegenerator)汽油发电机包括一对共轴安装的汽油机和同步发电机。四冲程汽油机的一个工作循环由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个冲程组成，其中燃烧膨胀冲程是产生转矩的。汽油机与负载转矩的平

8、衡公式如下：(1)其中，是汽油机角速度