汽油发电机调速系统模糊自适应pid控制

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1、汽油发电机调速系统模糊自适应PID控制段其昌，何新军（重庆大学自动化学院重庆400044）摘要：以三鼎汽油发电机(SDQF2-II)为研究对象，提出了一种模糊控制器改进算法，对汽油机发电机电子调速器PID参数按调速系统过渡过程进行在线实时模糊自整定。首次增加了载荷作为新的模糊变量。仿真结果和汽油机调速性能试验表明,模糊自适应PID电子调速器改善了汽油发电机全工况条件下的动态响应，从而提高汽油发电机的发电质量，提高了系统的综合性能.关键词：汽油发电机；数字电子调速器；模糊PID控制中图分类号：TU411;TU472.5文献标识码：AFuzzyadaptiv

2、ePIDcontrollerinspeedgovernorforgasolinegeneratorAbstract:Animprovedfuzzylogicalalgorithmisproposed，whichissuitableforself-tuningparametersonlineinPIDcontrollerofgasolineenginegovernorontheresearchobjectofSDQF2-II.LoadistreatedascontrollingparametersinPID-Fuzzycontrollerforthefir

3、sttime.ThesimulationresultsshowthattheonlinefuzzylogicregulatorofPIDparametersusedinPIDcontrollerhasexpandedtherangeofdynamicresponseofthecontrollerinthecaseofloads.TheQualityofgenerateelectricityandtheoverallcharacteristicsofthecontrolsystemareimprovedobviouslyintheexperimentong

4、asolineenginetypeSDQF2-II.Keywords:Gasolinegenerator,Digitalelectronicgovernor,Fuzzy-PIDcontrol1引言汽油发电机的调速系统是典型的时变，非线性，多层次复杂系统[1]。研究汽油发电机数字电子调速器的目的就是控制汽油发电机的转速在各种负荷变化情况下都具有较小的超调、较快的稳定时间，从而提高汽油发电机的自动化水平、可靠性和汽油发电机的发电品质，提升产品的质量与竞争力。目前，国内外针对小功率高速汽油发电机数字电子调速器进行的研究相对较少，为了适应生产的需要，开发一种价格

5、低廉、可靠性高、具有通用性和扩展性的数字式电子调速器是十分必要的，其具有广阔的应用前景和市场潜力。2汽油机工作特性及调节特点2.1汽油机的工作特性汽油机工作时具有周期性的特点，它发出的能量不是连续的而是断续的，因此，严格的说，不能瞬时平稳地改变汽油机的进气量[2]。1—节气门全开2—75%开度3—50%开度4—30%开度5~7能耗装置的阻转矩特性图1汽油机的速度特性和负载的阻力矩特性nC76BA34T125汽油机的转速与转矩的关系如图1所示，转矩随转速升高而降低(曲线1~4)。曲线5~7是能耗装置阻力矩与速度的关系，阻转矩随转速的升高而升高。汽油机稳定在

6、工况点A，当负载减小时，转速上升，转速上升导致阻力矩下降，在新的平衡点B转速达到稳定并进入稳定工况。因此汽油机稳定汽油机具有自稳定的特点。2.2汽油机的调节在汽油机的过渡过程中，满负荷的突加、突减对转速的影响最大，恰当地调节节气门是提高汽油机调速特性的关键[3]。突加负荷的情况如图2所示，在OA段由于输出力矩小于负载力矩，转速迅速下降。此时节气门应迅速开大，由于汽油机的输出力矩不能随节气门开大迅速增大，因此会出现较大的超调量[4]。在AB段，由于节气门接近全开，汽油机的转速迅速上升。BC段中应及时消除超调量，减小第一个峰值，避免出现振荡过渡过程。当转速超

7、过设定值后，CD段及随后的小波动中调节应轻微，使转速尽快稳定下来。突减负荷也有类似的分析。2.3电子调速器调节的特点t/sn/(r/min)OAOBAOCBAODCBAO图2汽油机突加负载的过渡过程电子调速器为循环工作方式，调节与转速采样不是同步的。汽油机的转速为连续量，而采样和调节是按一定周期循环的离散量[5]。因此，系统中的离散量对汽油机的调节会产生不利的影响。另一方面，电子调速器不是根据转速与节气门位置的关系进行调节，而是根据汽油机实际转速与设定转速的偏差值和转速[6]调节。3控制系统原理汽油发电机调速系统的模糊自适应PID控制系统原理如图3所示。

8、图3电子调速系统控制原理框图E汽油机及负荷设定转速参数修正E知识判断d/dt模糊