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时间:2018-02-10
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1、柴油机电子调速系统仿真研究 (黑龙江八一农垦大学信息技术学院,黑龙江大庆163319) 摘要:文章将模糊控制与PID控制相结合进行电站柴油机的电子调速系统设计与仿真研究,这种方法可以快速简单的使柴油机达到稳定调速;并在Simulink仿真环境下对电子调速系统进行仿真研究,跟踪效果良好,证实了方法的有效性。 关键词:电子调速;模糊控制;柴油机 中图分类号:TM611.2文献标识码:A文章编号:1007—6921(XX)11—0087—02 模糊控制与PID控制相结合进行电站柴油机的电子调速系统设计与仿真研究,利用模糊控制的寻优功能
2、,优化PID控制器中的参数。在模糊控制的理论基础上将模糊控制和PID控制相结合,通过设定合适的PID调节参数,实现模糊-PID控制。这种方法可以快速简单的使柴油机达到稳定调速。设计的Fuzzy-PID电子调速系统利用Matlab模糊控制仿真工具箱中的仿真工具,在Simulink仿真方法下进行仿真。Fuzzy-PID控制系统比传统的PID控制系统和单纯的模糊控制系统更能达到实际生活的要求,它具有更快的反应速度,过渡时间短,超调量小,精确度高的特点。此外,它能够随着被控对象参数的变化而改变控制参数,实现在线自调整,以满足不同的环境和不同的工作状况。 1模糊自
3、整定PID参数控制算法 本文采用三角形作为输入模糊隶属函数,假设隶属函数的三角形是均匀分布的。考虑图1所示的两个模糊隶属度函数曲线,输入变量为误差和误差变化率。而且为了计算方便,我们设定模糊隶属函数图是轴对称的。 740)this.width=740"border=undefined> 由图可见,该隶属函数中,误差论域、误差变化率论域均为[-3,3],各定义了7个模糊子集。根据语言变量的论域量化等级,按照上述合成推理与解模糊方法,即可得到一个容量为7×7=49模糊控制规则表。表中,将语言变量值设为“正大”、“正中(PM)”、“正小”、“零”
4、、“负小”、“负中”、“负大”7档。 740)this.width=740"border=undefined> 按照表1所示规则表可写出如下条模糊规则描述: R1:如果E是NBandEC是NB,则u是PB; R2:如果E是NBandEC是NM,则u是PB; … R49:如果E是PBandEC是PB,则u是NB; 设输出量U的隶属函数曲线为如图2所示的单点型,仍设定为轴对称。则由加权平均法可得U的清晰值。 740)this.width=740"border=undefined> 2柴油机调速系统 本文以MAN-
5、B&W6S60MC柴油机为例进行仿真,采用文献〔1〕建立模型为: 740)this.width=740"border=undefined> 执行机构的数学模型为: 740)this.width=740"border=undefined> 式中:K——比例系数,Ka=1; Ta——时间常数,Ta=0.35t; τa——纯滞后,τa=0.05t。 3仿真研究 根据上述控制对象模型,利用Matlab中的Simulink平台可以很容易搭建柴油机电子调速器Fuzzy-PID控制系统,如图所示。 740)this.width=7
6、40"border=undefined> 解模糊的方法采用重心法。 由图4可以看出,Fuzzy-PID控制比常规PID控制反应更快,过渡时间也段,超调量小很多,即使被控对象的参数发生变化,对Fuzzy-PID控制影响也不大。这一切都归功于Fuzzy-PID控制,它能使得PID控制的控制参数随被控对象输出的变化而变化。 740)this.width=740"border=undefined> 4结论 利用MatlabFuzzyLogicToolbox及Simulink可以快速并简单的进行模糊控制系统设计,且精度高,可视性强。Fuzzy-
7、PID控制系统比常规的PID控制系统具有更好的动态性能,可以方便有效的控制柴油机的转速,缩短过渡时间提高控制性能。Fuzzy-PID控制系统比传统的PID控制系统和单纯的模糊控制系统更能达到实际生活的要求,它具有更快的反应速度,过渡时间短,超调量小,精确度高的特点。此外,它能够随着被控对象参数的变化而改变控制参数,实现在线自调整,以满足不同的环境和不同的工作状况。仿真结果表明,本文提出的控制方案易于实现,且控制效果好,验证了本方案的有效性。[参考文献] [1]李华文.柴油机调速系统研究[M].西安:西北工业出版社,1999. [2]曾光奇,胡
8、军安,王东,刘春玲.模糊控制理论与工程应用[M].武汉:华中科技大
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