基于自抗扰控制技术的柴油机调速算法研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文基于自抗扰控制技术的柴油机调速算法研究硕士研究生：王毓源指导教师：宋恩哲研究员学科、专业：轮机工程论文主审人：姚崇副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文基于自抗扰控制技术的柴油机调速算法研究硕士研究生：王毓源指导教师：宋恩哲研究员学位级别：工学硕士学科、专业：轮机工程所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年01月论文答辩日期：2018年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeof

2、M.EngStudyonspeedcontrolalgorithmofdieselenginebasedonautodisturbancerejectioncontrollerCandidate:WangYuyuanSupervisor:ProfessorSongEnzheAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MarineEngineeringDateofSubmission:2018.01DateofOralExamination:2018.03University:HarbinEngin

3、eeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有

4、权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要控制器是柴油机的核心，其性能优劣决定着整个柴油机系统的各方面性能，本文研究的电调控制系统通过调整

5、电磁执行器带动齿条位移来调节喷油泵的供油量，从而控制柴油机转速。目前电子调速控制策略一般采用位移环和转速环结合的双闭环控制方式，在工程上比较常用的方式是两环均采用常规PID算法进行控制。这种算法简单有效且不依赖精确模型，但是也有其缺陷，不能自动调节参数，无法适应像柴油机一样具有较强非线性、时变性和环变性的系统，因此我们需要在传统PID的基础上发扬其精髓并吸收现代控制理论的知识，提出一种新控制算法以得到更好的控制效果。自抗扰控制器通过在传统PID结构的基础上加入“安排过渡过程”并合理地“提取微分信号”同时采用对误差信号的“非线性组合”处理方式以改善常规PID控制

6、器的性能。利用跟踪微分器（TD）、扩张状态观测器（ESO）和非线性状态误差反馈（NLSEF）构造出来的自抗扰控制器（ADRC）更能适应柴油机非线性强的特点。为了更直观地对比验证自抗扰的优越性，利用跟踪微分器（TD）对常规PID进行改进，对常规PID、改进PID和自抗扰控制算法三种算法分别进行验证。为了验证自抗扰控制器可以和其它先进算法结合，将自抗扰控制器和滑模控制器相结合并进行验证。本文选择D6114型柴油发电机组作为算法研究的被控对象，利用Simulink搭建数学模型，建模方法采用平均值方法，以Matlab-function编程的方式建立自定义模块与Simu

7、link原有模块相结合搭建控制器模型，分别搭建五种不同控制算法下的控制器模型，首先进行离线仿真验证，检验算法的可行性；而后进行半物理仿真，分别把上述五种控制算法下的控制器模型导入dSPACE中，被控对象采用D6114柴油机模型并在模型中添加扰动，执行器采用实物接入闭环，进行半物理仿真并分析数据进一步研究自抗扰及相关算法的特性。本文利用dSPACE中的DS1103单板机作控制器来完成调速控制实验，其中在启动、稳定运行和加减载动态调速阶段分别完成对传统PID、改进PID和自抗扰控制器的实验验证，结果表明利用微分跟踪器（TD）对PID进行改进后，控制器的稳态和瞬态调

8、速效果均有明显提升。在改进后PID的基