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大型低速船用柴油机转速控制仿真研究

赵翔宇  
【摘要】:随着当今社会对发动机排放要求的提高,在当前的柴油机研究中,对其实行电子控制已成为迫在眉睫的任务。电控柴油机具有可调参数多、调节准确,且调节的灵活性好、自由度大等特点,能使发动机在任何工况下均能工作在经济性、动力性和排放的最佳折衷点上。因此,柴油机的性能可得到最大的发挥。基于计算机的数字仿真技术,利用先进的软件,建立“虚拟实验室”对发动机及其控制算法进行建模和数字仿真;利用高级语言编写、搭建和验证控制策略,并最终自动编译生成实用的控制代码。这些无疑会对我们认识和掌握发动机控制设计的一般方法、验证控制策略、优选控制参数、缩短开发周期和提高工作效率都起到非常重要的作用。 本文以MATLAB/SIMULINK软件为平台,以王海燕师兄搭建的大型低速柴油机线性变参数状态空间模型为基础,对该模型中转速控制环节进行了传统的PID控制效果的研究;在分析了经典PID控制算法存在的问题的基础上,提出了将人的控制经验,通过模糊控制方法运用在传统PID控制算法上,建立了模糊—PID控制器;同时利用了鲁棒控制的稳定性和抗干扰能力强等优点,建立了鲁棒镇定控制器,并跟前面的仿真结果作比较。结果显示,柴油机转速的控制效果得到了显著的提高,减少的超调量、提高了响应速度,特别是在克服扰动(负荷变化)方面效果明显。 本文的研究是开发实用的柴油机控制器的前期工作,更重要的是提出和实践了一种较为先进的设计思路,可为后续的研究提供软件和理论的支持及方法论的指导,从而进一步认识和掌握发动机控制器的设计步骤,方便地进行控制器参数的优化,缩短其开发周期,也必然对柴油机转速电控技术的发展起到积极的作用。


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