介紹柴油發(fā)電機組調(diào)速方法
發(fā)布時間：2023-11-09 點擊：181
１面向simulink數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)框圖
在建立了柴油發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的各模型后，就可用matlab的simulink工具建立基于常規(guī)pid控制，變速積分pid控制，不完全微分pid控制和模糊pid控制的調(diào)速系統(tǒng)框圖。
１．１常規(guī)pid控制
首先看常規(guī)pid控制，下面是它的系統(tǒng)仿真框圖，這是最常規(guī)采用的pid控制系統(tǒng)圖，通過對真實控制系統(tǒng)繪制仿真框圖，觀察采用常規(guī)pid控制效果。
１．２不完全微分pid控制
下面是不完全微分pid控制系統(tǒng)仿真框圖,圖２不完全微分pid控制系統(tǒng)仿真框圖這是在常規(guī)pid基礎(chǔ)上進行了不完全微分，這是用來改善它的控制功能，取得更好的控制效果。
１．３變速度積分pid控制
下面是變速度積分pid控制系統(tǒng)仿真框圖。
１．４模糊pid控制
自適應(yīng)模糊pid控制是將自適應(yīng)控制的思想和常規(guī)pid控制器結(jié)合，吸收了自適應(yīng)控制和常規(guī)pid控制的優(yōu)點。首先它具備自適應(yīng)能力，能夠自動識辨被控過程參數(shù)、自動整定控制參數(shù)，能夠適應(yīng)被控過程模型參數(shù)的變化；其次它又具有常規(guī)pid控制器結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強、可靠性高的優(yōu)點。這使得自適應(yīng)pid控制成為過程控制中一種較為理想的控制方法。
如果用模糊控制箱設(shè)計出模糊控制器，再在ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立系統(tǒng)仿真模型，把模糊控制器模塊和我們設(shè)計的ｆｉｓ結(jié)構(gòu)連接起來，就可以對它進行仿真研究了，系統(tǒng)仿真框圖的建立關(guān)鍵是對ｐｉｄ三個參數(shù)ｋｐ，ｋｉ，ｋｄ的整定，這必須考慮到不同時刻三個參數(shù)的相互作用和它們之間的關(guān)系。
下面從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面來考慮ｋｐ，ｋｉ，ｋｄ的作用，建立模糊規(guī)則表。
（１）比例系數(shù)ｋｐ的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。ｋｐ越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高，但容易產(chǎn)生超調(diào)，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。ｋｐ取值過小，會降低調(diào)節(jié)精度，使響應(yīng)速度變慢，延長調(diào)節(jié)時間，使系統(tǒng)動態(tài)和靜態(tài)特征變壞。
（２）積分作用系數(shù)ｋｉ的作用是消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。ｋｉ越大，系統(tǒng)的靜態(tài)誤差消除越快，但ｋｉ過大，在響應(yīng)過程的初期會產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過程的較大超調(diào)。但ｋｉ過小會使系統(tǒng)的靜態(tài)誤差難以消除，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。
（３）微分的作用系數(shù)ｋｄ的作用是改善系統(tǒng)的動態(tài)特征，其主要作用是在響應(yīng)過程中抑制偏差向任何方向的變化，對偏差變化進行提前預(yù)報。但ｋｄ過大，會使響應(yīng)過程提前制動，延長了調(diào)節(jié)時間，而且會降低系統(tǒng)的抗干擾性能。下面是進行模糊控制pid控制的系統(tǒng)仿真框圖。
２對系統(tǒng)進行仿真研究
建立了系統(tǒng)的仿真框圖后，就可以對系統(tǒng)進行仿真研究，就可以比較采用常規(guī)pid控制和變積分pid控制，不完全微分pid控制，模糊自適應(yīng)pid控制的比較，并具體分析我們采用的模糊控制系統(tǒng)仿真框圖自適應(yīng)控制時的仿真效果。對系統(tǒng)進行仿真有助于我們對柴油發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的快速理解，并初步地分析出我們需要的控制參數(shù)，對系統(tǒng)的研究有積極作用。
系統(tǒng)仿真圖通過ｍａｔｌａｂ中的模糊控制箱實現(xiàn)，同時根據(jù)自己控制系統(tǒng)的具體特點和要求來建立的，基本可以反應(yīng)控制系統(tǒng)的基本情況，可以起到很好的仿真模擬作用。
首先，比較常規(guī)pid控制和變積分pid控制，變速積分pid通過改變積分項的累加速度，使得它和偏差大小相適應(yīng)，偏差大的時候，積分慢；偏差小時，積分快，這就可以減少超調(diào)，同時更好地消除靜差。
下面比較一下常規(guī)pid控制和不完全微分ｐｉｄ控制的區(qū)別。不完全微分就是在pid算法中引入了一個一階慣性環(huán)節(jié)，使得系統(tǒng)性能得到改善，在改善系統(tǒng)動態(tài)特性的時候又盡量減少高頻干擾。
最后介紹模糊自適應(yīng)控制和常規(guī)pid的比較，并對模糊自適應(yīng)控制的仿真進行分析。這些都是基于前面建立的柴油發(fā)電機的系統(tǒng)模型的
可見模糊pid控制器和常規(guī)pid控制相比，它使得系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)時間減小，曲線更平整，反應(yīng)時間加快了，控制效果明顯更好了。同時模糊pid控制器在控制過程前期具有模糊控制器的特點，而在控制過程后期具有pid調(diào)節(jié)器的所有優(yōu)勢，是一種性能優(yōu)良的控制器，所以在實際使用中可以選用模糊自適應(yīng)控制方法。
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在建立了柴油發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的各模型后，就可用matlab的simulink工具建立基于常規(guī)pid控制，變速積分pid控制，不完全微分pid控制和模糊pid控制的調(diào)速系統(tǒng)框圖。
１．１常規(guī)pid控制
首先看常規(guī)pid控制，下面是它的系統(tǒng)仿真框圖，這是最常規(guī)采用的pid控制系統(tǒng)圖，通過對真實控制系統(tǒng)繪制仿真框圖，觀察采用常規(guī)pid控制效果。
１．２不完全微分pid控制
下面是不完全微分pid控制系統(tǒng)仿真框圖,圖２不完全微分pid控制系統(tǒng)仿真框圖這是在常規(guī)pid基礎(chǔ)上進行了不完全微分，這是用來改善它的控制功能，取得更好的控制效果。
１．３變速度積分pid控制
下面是變速度積分pid控制系統(tǒng)仿真框圖。
１．４模糊pid控制
自適應(yīng)模糊pid控制是將自適應(yīng)控制的思想和常規(guī)pid控制器結(jié)合，吸收了自適應(yīng)控制和常規(guī)pid控制的優(yōu)點。首先它具備自適應(yīng)能力，能夠自動識辨被控過程參數(shù)、自動整定控制參數(shù)，能夠適應(yīng)被控過程模型參數(shù)的變化；其次它又具有常規(guī)pid控制器結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強、可靠性高的優(yōu)點。這使得自適應(yīng)pid控制成為過程控制中一種較為理想的控制方法。
如果用模糊控制箱設(shè)計出模糊控制器，再在ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立系統(tǒng)仿真模型，把模糊控制器模塊和我們設(shè)計的ｆｉｓ結(jié)構(gòu)連接起來，就可以對它進行仿真研究了，系統(tǒng)仿真框圖的建立關(guān)鍵是對ｐｉｄ三個參數(shù)ｋｐ，ｋｉ，ｋｄ的整定，這必須考慮到不同時刻三個參數(shù)的相互作用和它們之間的關(guān)系。
下面從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面來考慮ｋｐ，ｋｉ，ｋｄ的作用，建立模糊規(guī)則表。
（１）比例系數(shù)ｋｐ的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。ｋｐ越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高，但容易產(chǎn)生超調(diào)，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。ｋｐ取值過小，會降低調(diào)節(jié)精度，使響應(yīng)速度變慢，延長調(diào)節(jié)時間，使系統(tǒng)動態(tài)和靜態(tài)特征變壞。
（２）積分作用系數(shù)ｋｉ的作用是消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。ｋｉ越大，系統(tǒng)的靜態(tài)誤差消除越快，但ｋｉ過大，在響應(yīng)過程的初期會產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過程的較大超調(diào)。但ｋｉ過小會使系統(tǒng)的靜態(tài)誤差難以消除，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。
（３）微分的作用系數(shù)ｋｄ的作用是改善系統(tǒng)的動態(tài)特征，其主要作用是在響應(yīng)過程中抑制偏差向任何方向的變化，對偏差變化進行提前預(yù)報。但ｋｄ過大，會使響應(yīng)過程提前制動，延長了調(diào)節(jié)時間，而且會降低系統(tǒng)的抗干擾性能。下面是進行模糊控制pid控制的系統(tǒng)仿真框圖。
２對系統(tǒng)進行仿真研究
建立了系統(tǒng)的仿真框圖后，就可以對系統(tǒng)進行仿真研究，就可以比較采用常規(guī)pid控制和變積分pid控制，不完全微分pid控制，模糊自適應(yīng)pid控制的比較，并具體分析我們采用的模糊控制系統(tǒng)仿真框圖自適應(yīng)控制時的仿真效果。對系統(tǒng)進行仿真有助于我們對柴油發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的快速理解，并初步地分析出我們需要的控制參數(shù)，對系統(tǒng)的研究有積極作用。
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首先，比較常規(guī)pid控制和變積分pid控制，變速積分pid通過改變積分項的累加速度，使得它和偏差大小相適應(yīng)，偏差大的時候，積分慢；偏差小時，積分快，這就可以減少超調(diào)，同時更好地消除靜差。
下面比較一下常規(guī)pid控制和不完全微分ｐｉｄ控制的區(qū)別。不完全微分就是在pid算法中引入了一個一階慣性環(huán)節(jié)，使得系統(tǒng)性能得到改善，在改善系統(tǒng)動態(tài)特性的時候又盡量減少高頻干擾。
最后介紹模糊自適應(yīng)控制和常規(guī)pid的比較，并對模糊自適應(yīng)控制的仿真進行分析。這些都是基于前面建立的柴油發(fā)電機的系統(tǒng)模型的
可見模糊pid控制器和常規(guī)pid控制相比，它使得系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)時間減小，曲線更平整，反應(yīng)時間加快了，控制效果明顯更好了。同時模糊pid控制器在控制過程前期具有模糊控制器的特點，而在控制過程后期具有pid調(diào)節(jié)器的所有優(yōu)勢，是一種性能優(yōu)良的控制器，所以在實際使用中可以選用模糊自適應(yīng)控制方法。
玉柴柴油發(fā)電機組的幾個保養(yǎng)小技巧
如何正確啟動及運行東風(fēng)康明斯柴油發(fā)電機組？
柴油發(fā)電機組連桿與軸瓦結(jié)構(gòu)及區(qū)別
購買備用柴油發(fā)電機組最要考慮哪些因素？
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