理論研究柴油發電機組速度控制系統的仿真研究何偉,陳鋼(湖北工學院,湖北武漢430068)能的模糊控制系統。詳細討論了用Matlab進行模糊控制器設計的方法,并對它們的控制性能用Ma-lab進行了仿真研究和比較。 22:柴油發電機組用柴油機的轉速直接影響到發電電壓的頻率,應盡量使其保持穩定。根據有關標準,其瞬態調速率應小于5%而穩態調速率應小于2%.但是由于發電機負載是經常變化的,這必然會引起柴油機轉速的波動。因此,對其轉速進行有效控制就顯得非常重要。以下介紹幾種控制系統。 1調速系統運動方程組1.1剛性反饋調速系統運動方程組//柴油機的運動方程//離心速度感應器的運動方程/剛性反饋執行機構運動方程1.2恒速反饋間接作用調速系統運動方程組Ta*f+T,= 1.3模糊控制系統電液伺服執行機構運動方程組。 Tsf+BZ;//恒速反饋液壓伺服器運動方程(上述運動方程中有關參數的說明曲軸角速度的相對偏差;ZBosh油旁柱塞轉角偏差;a-機組負載的相對偏差;Ta-機組加速時間常數;Tg-機組轉速恢復常數;Ts-剛性反饋常數;B-伺服器時間常數;u-模糊控制器的輸出電壓偏差。)2模糊控制環節的設計21采用二維模糊控制器。輸入為速度偏差E及其導數EC,輸出為電壓u其模糊詞集和論域均分*66和一3,3.其棣屬函數如~所示。 EC;同時引進輸出比例因子h,令h=300 *E.這樣當E較大時,模糊控制器的輸入E及輸出u均較大。反之則較小。這樣系統便獲得了一定的自適應能力,改善了系統的控制性能。 利用Matkb進行仿真及結果分析。負載變化輸入為0到一1的階躍函數,即負載變化為100%仿真參數:102,P=1.13調速系統框圖及仿真波形4結果分析由仿真結果可以看出,采用模糊控制系統可以得到較快的動態響應及較低的穩態誤差。其瞬態調速率小于4%,而穩態調速率小于2%.而恒速反饋間接作用調速系統的瞬態調速率大于8%.且模糊控制系統對系統參數的變化有較強的適應能力(當Ta由3變為20時,恒速反饋間接作用調速系統10s后還不穩定,而模糊控制系統在2s后即穩定下5實際應用效果我們將上述模糊控制策略方案用于康明斯250kW柴油發電機。它的額定轉速為15⑴i/min.我們在實驗中,用8051單片機,通過AD650芯片,采用壓頻轉換的方法采集裝在飛輪上的電磁傳感器的信號。將模糊控制策略制成控制數據表放在單片機中。然后用查表、比較的方式控制裝在PT泵的EFC空腔中的執行器的輸入電流的大小,代替它原來的電子調速器。在空載條件下的實驗數據表明:柴油機的瞬態轉速最大為1 528(/min)瞬態調速率小于2%;最大穩態轉速為1513(r/min),最小穩態轉速為1494(/min)穩態調速率小于1%. 6結論柴油發電機實際上是一種帶延時環節的非線性系統。采用恒速反饋間接作用調速系統比較復雜且適應能力不強。而采用PLC或微機進行模糊控制,可使其與智能化控制融為一體,簡化系統結構且可以獲得較好的控制效果及一定的適應能力。