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基于盘式电机驱动的柴油机调速技术研究

刘佳  
【摘要】:随着当今社会环境污染和能源危机问题日益严重,人们对柴油机的经济性、有害排放、可靠性等提出了更高的要求,这就要求采用多种措施对柴油机进行高精度、全工况的优化控制。对于柴油机来说,传统的机械控制已经无法满足日益苛刻的要求。由于电控系统具有控制精度高、响应速度快、控制策略灵活、适应性强的特点,柴油机电控化成为现代柴油机技术发展的趋势。 柴油机电子调速系统的执行机构是控制系统的重要组成部分。根据执行机构高效率、低功耗、大驱动能力、快速响应、安装空间等要求,选用为狭窄空间设计的盘式电机,其轴向结构紧凑、驱动能力大。本课题基于盘式电机设计了一种能对其进行精确、快速实时控制的数字化控制系统,通过电机调节柴油机油泵齿条位置,以达到控制柴油机转速的目的。 根据柴油机及盘式电机执行机构的工作原理,应用Matlab/Simulink建立整个调速系统的模型。针对传统PID控制算法存在的不足,对其进行了改进,将模糊控制适应性强和PID控制稳态误差小等优点结合起来,提出了适合本系统的模糊-PID切换控制算法,该算法取代传统的PID控制器用以改善无刷电机控制的动态和稳态性能。 本课题以TMS320F2812为核心,完成了控制系统的软硬件设计,包括盘式电机执行器的驱动电路,电机的速度、电流、位置等信号采集电路,柴油机的转速采集及给定电路、保护电路等。为提高系统的可移植性和实时性,采用模块化设计思想等完成了系统软件设计。 本课题对各功能子模块及驱动控制模块进行了测试试验,运用Matlab/Simulink平台及CCS软件对控制系统进行了仿真实验与模拟试验。结果表明,实验波形与理论分析基本一致,一定程度上证明了此控制系统的可行性。


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