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柴油机电子调速复合控制策略研究

张红光  
【摘要】:随着电子控制技术的不断发展,柴油机的整体性能得到了大幅度改善。调速控制策略作为电子控制技术的核心,成为众多学者争相研究的对象。传统PID控制技术发展至今,一直占据着电子控制领域的主导地位。但随着人们对柴油机性能要求的逐步提高,结构日益复杂,传统PID在对非线性、动态特性时变的系统进行控制时,表现出一定程度上的不足。因此,研发先进的控制策略,并与传统PID相结合,发挥各自的优势,是目前柴油机电子调速控制技术的发展趋势之一。 复合控制策略的研究很好的弥补了传统PID的种种缺陷,在柴油机电子调速中得到了快速发展。通过不同控制算法的结合,解决彼此存在的缺陷,以一种结构复杂、控制稳定,更加智能化的复合形式呈现出来,具有良好的发展前景。本文主要开发了BP-PID和PID前馈-反馈两种复合控制算法,并在MATLAB/Simulink环境下,选取合适的模块搭建了控制系统仿真模型、柴油机电磁执行器仿真模型以及柴油机数学模型。 为了验证BP-PID、PID前馈-反馈复合控制策略的适用性和优越性,分别进行了柴油机电磁执行器复合控制仿真、执行器实体试验以及柴油机转速离线仿真试验。通过与传统PID控制的对比分析,验证了BP-PID、PID前馈-反馈复合控制策略在减小超调量、提高柴油机动态特性、抵抗外界干扰等方面,具有良好的效果。 本文采用dSPACE仿真平台搭建了柴油机复合控制硬件在环仿真系统,并进行了试验。对比结果分析显示,BP-PID、PID前馈-反馈复合控制策略的仿真效果较好,且通过试验过程中的反复调试,使两种控制算法得到了进一步的优化。最后,以D6114柴油发电机组为平台,从柴油机空载启动、负载突变两方面进行配机试验。结果证明在非线性、时变性复杂工况下,BP-PID控制的稳定性、抗干扰性能优于传统PID控制,具有良好的调速控制性能。


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