柴油机自适应遗传非线性PID调速控制仿真.pdf

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1、第29卷第2期计算机仿真2012年2月文章编号：1006—9348(2012)02—0157一05柴油机自适应遗传非线性PID调速控制仿真石为人1，肖华1，刘晶宇2，李曼1(1．重庆大学自动化学院，重庆400030；2．重庆川仪自动化股份有限公司，重庆400070)摘要：研究船用柴油机控制优化问题，柴油机调速要求快、稳、准。针对船用柴油机调速系统的时变、非线性及外界干扰等特点，传统PID调速稳定时间长，控制效果不佳。为提高喷油量达到控制准确度，改善调速系统性能，提出了一种柴油机自适应遗传非线性PID调速控制策略。采用

2、Matlab对柴油机调速系统模型进行辨识并验证其准确性。利用非线性PID控制实现各参数增益的实时调整，提高了抗干扰能力，通过自适应遗传算法对系统的动态偏差进行监控，优化非线性PID控制器参数，减少了超调量，提高控制精度。仿真结果表明，采用自适应遗传非线性PID控制器稳定时间更短，鲁棒性强，控制精度更高，优化了柴油机调速系统性能。关键词：模型辨识；自适应遗传算法；非线性；船用增压柴油机中图分类号：TP391．9文献标识码：BSimulationofDieselSpeedControlSystemBasedonGenet

3、icAlgorithm——NonlinearPIDSHIWei—renl，XIAOHual，LIUJing—yu2，LIManl(1．Dept．ofAutomation，ChongqingUniversity，Chongqing400030，China；2．ChongqingSichuanInstrumentAutomationCo．，Ltd，Chongqing400070，China)ABSTRACT：Aimingatthefeaturesoftime—varying，non—linearityanddiffere

4、ntseaconditionsofshipdieselen—sines，thepaperpresentedanewcontrolmethodwhichcombinednonlinearPIDcontrolwithadaptivegeneticalgo’rithm，andalsoputitintouseinthedieselspeed．ThesystemmodelofmarinedieselspeedsystemwereidentificatedbasedonsystemidentificationtoolboxinM

5、ATLAB．ThenonlinearPIDcontrolleradjustedthegainparameterfollow—ingtheehansingerrorsandenhancedanti—jammingcapability．AnewadaptivegeneticalgorithmWasusedtomoni‘torthedynamicdeviationandoptimizethecontrollerparametersofnonlinearPIDinthespeedcontrolsystem，whichredu

6、cedtheovershootsandstrengthenedcontrolaccuracy．ComparedPIDcontrollerwithgeneticalgorithm—nonlinearPID．thesimulationshowsthattheimprovedcontrulmethodcanachievebettercontroleffectsinbothdynamicandsteadystatecharacteristics，andismoreadaptedtothenon—linearityandtim

7、e—varyingenvironmentsuchasshipdieselsystem．KEYWORDS：Modelidentification；Adaptivegeneticalgorithm；Nonlinear；Marinechargeddieselensine1引言目前，船舶运输行业的主要动力仍然采用大功率柴油机。柴油机调速原理是：当柴油机工作在不同工况时，调速系统能够根据外界负荷变化自动调节喷油泵的喷油量，确保基金项目：重庆市科技攻关项目(CSTC2008AB3049)；国家科技部国际科技合作项目(2007DF

8、Rl0420)；重庆市建设科技计划项目(城科字2009第26号)收稿日期：2011—03—21修回日期：2011-05-03其在设定的转速稳定运行。传统PID算法在船舶电子调速中仍然占多数，但是柴油机的非线性和时变性因素影响较大，同时当柴油机在启动或者不同工况切换时，短时间的大偏差、系统本身时延及积分饱和，易造成系统的不稳定⋯。船舶通常是浮于水