基于智能PID的小功率柴油發(fā)電機(jī)調(diào)速器的研制.pdf

1、柴油發(fā)電機(jī)組被廣泛應(yīng)用在社會生產(chǎn)中,如機(jī)關(guān)單位、野外作業(yè)等領(lǐng)域的備用電源。發(fā)電機(jī)組的速度特性對供電質(zhì)量影響較大,為了保證供電品質(zhì),柴油發(fā)電機(jī)組都需配備調(diào)速器,以確保負(fù)載變化時,柴油機(jī)轉(zhuǎn)速能保持穩(wěn)定。當(dāng)前我國中小功率柴油發(fā)電機(jī)組基本依然采用模擬電子調(diào)速器,數(shù)字電子式的很少,且控制方法多為常規(guī)PID,難以滿足復(fù)雜工況下的調(diào)速要求。鑒于此,本文展開了智能控制方面的研究,以期開發(fā)出性能可靠、通用性強(qiáng)的數(shù)字電子調(diào)速器。
　　本文分析研究了柴

2、油發(fā)電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)組成及柴油機(jī)的工作特性,在此基礎(chǔ)上,展開了柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的討論,給出了調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,提出了幾種評判系統(tǒng)性能優(yōu)劣的指標(biāo),如穩(wěn)態(tài)波動率、瞬時調(diào)速率以及恢復(fù)時間等。
　　控制算法方面,本文在常規(guī)數(shù)字PID基礎(chǔ)上,引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制,在MATLAB下建立了單神經(jīng)元PID和模糊自適應(yīng)PID的控制系統(tǒng)模型,并分別進(jìn)行了階躍響應(yīng)測試、抗干擾測試以及自適應(yīng)性測試。仿真結(jié)果表明,基于智能控制的PID調(diào)速系統(tǒng),具有

3、超調(diào)量小、響應(yīng)迅速及調(diào)速平穩(wěn)的特點(diǎn),系統(tǒng)動、靜態(tài)品質(zhì)得到顯著改善;且控制對象參數(shù)變化時,系統(tǒng)適應(yīng)性更強(qiáng),魯棒性更好,能較好滿足柴油機(jī)多工況運(yùn)行要求?？紤]到模糊規(guī)則主要依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)制定,系統(tǒng)性能受人為因素影響較大,而單神經(jīng)元PID是根據(jù)控制對象的工況特性,在線修正連接權(quán)值、尋找PID參數(shù)最佳組合的,受外界影響較小,且算法簡單、易于編程實(shí)現(xiàn),故本文最終選擇單神經(jīng)元PID作為數(shù)字調(diào)速器的基本算法。
　　電路設(shè)計(jì)方面,本文硬件電路包括:單

4、片機(jī)最小系統(tǒng)、電源模塊、轉(zhuǎn)速信號整形電路、執(zhí)行器驅(qū)動電路、電壓電流采樣電路以及其他輔助電路。其中,微處理器為16位的PIC24FJ64GA002型單片機(jī),利用其高精度輸入捕捉模塊采集轉(zhuǎn)速信號,輸出16位分辨率的PWM,控制執(zhí)行器驅(qū)動電路中三極管的通斷,通過改變PWM占空比來調(diào)節(jié)執(zhí)行器中的電流,進(jìn)而調(diào)節(jié)柴油機(jī)供油量。
　　軟件方面,本文詳細(xì)介紹了軟件設(shè)計(jì)的基本思想,核心算法為單神經(jīng)元PID。在啟動階段,本文設(shè)計(jì)了特殊的正弦式油量控制