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　　柴油發電機組數字調查系統的設計與分析（1）曹世宏王正茂楊藝濤，等柴油發電機組數字調速系統的設計與分析（1）曹世宏\王正茂\楊藝濤\程志軍2（1.西安交通大學，陜西西安710040；2總后建工所，陜西西安710032）1調速基本原理柴油發動機調速系統是通過安裝在飛輪殼上的轉速電磁傳感器檢測出轉速的變化，通過電子調速器的控制，由執行器帶動油門拉桿，調節供油量大小，從而實現轉速自動調節的目的該調速系統主要由轉速檢測單元、電子調速器單元及執行機構等部分組成檢測部分主要是由轉速電磁傳感器及飛輪齒圈組成，電磁傳感器從飛輪齒圈測得發動機的轉速，并將其變換成與轉速成正比的脈沖信號輸入給電子調速器，電子調速器將轉速信號與給定轉速信號進行對比，并進行相應的控制運算，再由功率輸出環節驅動執行機構（執行器），改變供油量大小，自動調節柴油機的轉速，為柴油機調速系統結構方框圖轉速電磁傳感器通過檢測發動機飛輪齒數的變化，得到一個與柴油機轉速成正比的交流頻率信號。

　　其感應的交流頻率信號同柴油機轉速、齒數有關即：試驗用發動機為德國道依茨F6L912六缸發動機，飛輪齒數130即若發動機轉速為1500r/min，可計算出f為3250Hz 1.2執行器執行器通過連桿與柴油機油門齒條相連接當電子調速器的功放環節為其提供足夠電流驅動時，勵磁線圈流過電流對動鐵心產生電磁力，用以克服回位彈簧彈力，使油門打開，改變供油量大小。

　　1.3電子調速器電子調速器是一個按“偏差”調節原理組成的負反饋調節系統，主要由測速環節（含整形放大模塊）給定環節、控制運算環節（由于采用數字微處理器，其算法可多樣化，如PID8運算模糊Fuzzy9運算等）保護模塊顯示模塊、驅動模塊等組成目前，國內外柴油發電機組用電子調速器大多數仍采用模擬電路實現〔2，〕最典型的兩家公司是美國伍德沃德公司和德國海因茲曼公司這兩家公司產品均采用模擬電路實現了PID運算其具體實現上又有所區別：伍德沃德公司的比例環節上采用了鎖相環技術，其輸入為頻率量。而海因茲曼公司則采用頻壓轉換技術將電磁傳感器的頻率信號轉換為電壓，再進行比較放大對于數字電子調速器，國內外只有美國新格斯達公司有商業化產品，其控制采用的是普通PID運算，各參數整定須用配套設備進行相應調整采用的基于87C51FB調速系統的框圖如所示。

　　2調速系統數學模型分析柴油機調速系統實質上是屬于速度控制系統，即速度閉環控制本文要介紹該閉環控制中各環節的數字模型，并以PID校正為例，利用頻率法對系統穩定性進行了分析，從而研究各種不同參數對系統動態過程品質的影響及最佳參數范圍，為進一步改進設計、優化算法提供可靠依據。

　　2.1柴油發動機柴油發動機本身具有非線性和開環不穩定性，但其可用一個簡單的一階模型模擬考慮到柴油機扭矩脈沖響應延遲時間，其傳遞函數可表示為：柴油機扭矩的無因次量（s）為柴油機負載的無因次量，h（s）為柴油機轉速的無因次量，U為柴油機自調性系數，f為柴油機扭矩脈沖延遲時間，Ta為柴油機轉速上升時間常數，q為每轉發火次數