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基于模糊-PID算法的柴油机调速控制策略设计与研究

作　者: 孙立晶
导　师: 宋恩哲
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 柴油机电子调速器模糊-PID控制仿真配机实验
分类号: TK427
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 196次
引　用: 2次
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内容摘要

随着柴油机技术的不断发展,对柴油机电子调速器的控制要求越来越高。传统的P1D控制策略虽然具有结构简单、控制性能稳定、可靠性好等优点,但其不能克服负载、模型参数的大范围变化及其非线性因素的影响,所以不能保证柴油机在任何工况下都以较优的性能运行。因此,需要设计一种更先进的控制策略,以提高柴油机电子调速系统的控制性能。本文通过广泛阅读国内外柴油机调速控制方面的相关文献,深入研究和分析了PID控制和模糊控制各自的优缺点和特性,结合PID控制和模糊控制的优点,设计了一种能够满足柴油机调速性能的模糊-PID控制器,并且为了更好地适应不同工况和不同外界环境,还添加了冷却水温、进气温度以及进气压力对控制量的修正。利用Matlab/Simulink软件分别建立6135柴油机模型、执行器模型以及控制器模型,将三个模型组成一个完整的柴油机调速系统,并进行离线仿真分析研究。通过离线仿真研究,优化、验证所设计的控制策略,最终得出最优的模糊-PID控制策略。将经过离线仿真优化的模糊-PID控制算法模型用C语言进行编程,软件编程按照模糊化、模糊推理和解模糊进行编程。将软件下载到硬件系统中进行配机验证试验。仿真结果和试验结果均表明,该控制算法可以有效地提高柴油机调速性能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题的背景及意义  10-11
  1.2 柴油机调速技术发展概述  11-12
  1.3 柴油机调速控制策略的发展  12-16
    1.3.1 PID 控制算法在数字式调速系统中的应用  12-14
    1.3.2 其它控制算法在数字式调速系统中的应用  14-16
  1.4 本论文主要工作  16-18
第2章模糊-PID 控制理论及设计研究  18-41
  2.1 模糊-PID 控制理论基础  18-29
    2.1.1 PID 控制原理  18-20
    2.1.2 PID 参数的整定方法  20-21
    2.1.3 模糊理论的工作原理  21-23
    2.1.4 模糊控制的主要优缺点  23-24
    2.1.5 模糊控制器的设计方法  24-29
  2.2 模糊-PID 控制器的设计  29-37
    2.2.1 模糊-PID 控制器的控制原理  29-30
    2.2.2 模糊-PID 控制器的语言变量和模糊化的确定  30-32
    2.2.3 模糊-PID 控制器的模糊推理  32-36
    2.2.4 模糊-PID 控制器的解模糊方法  36-37
  2.3 控制量的修正  37-40
    2.3.1 进气温度、压力对控制量的修正  37-39
    2.3.2 冷却水温对控制量的修正  39-40
  2.4 本章小结  40-41
第3章控制模型的建立与仿真研究  41-72
  3.1 仿真软件介绍  41-42
  3.2 仿真用柴油机模型的建立  42-51
    3.2.1 柴油机数学建模概述  42-43
    3.2.2 柴油机建模的基本假设及主要技术参数  43-44
    3.2.3 柴油机各部分系统模型的建立  44-51
  3.3 控制算法仿真模型的建立  51-59
    3.3.1 柴油机调速系统整体模型的建立  51-52
    3.3.2 控制器模型的建立  52-53
    3.3.3 Fuzzy Logic Controller 模块的建立  53-59
  3.4 控制参数的优化  59-65
    3.4.1 传统PID 控制器的参数调节  59-61
    3.4.2 模糊-PID 控制器的参数调节  61-65
  3.5 控制策略仿真分析  65-71
    3.5.1 起动及怠速工况的控制  65-68
    3.5.2 负荷突变工况的控制  68-71
  3.6 本章小结  71-72
第4章试验研究  72-80
  4.1 基本试验仪器和设备介绍  72
  4.2 电子调速控制系统硬件环境介绍  72-73
  4.3 电子调速控制系统软件设计  73-76
  4.4 配机试验及结果分析  76-79
    4.4.1 空载起动试验  76-77
    4.4.2 负荷突变试验  77-78
    4.4.3 转速波动试验  78-79
  4.5 本章小结  79-80
结论  80-81
参考文献  81-86
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  86-87
致谢  87

基于模糊-PID算法的柴油机调速控制策略设计与研究

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