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基于PI控制器的船舶加速过程负荷控制

更新时间：2019-12-30 07:09:55 大小：390K 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：pi控制器 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

在Matlah/Simulink软件中建立了某“柴-燃”联合推进系统仿真模型,利用实船试航数据对模型的准确性进行了验证,对现行的加速过程控制方法进行了仿真和机动性评估.针对应急加速过程中主机严重超负荷、正常加速时主机功率冗余过大及机动性差的问题,提出了用PI控制器设计加速过程“机,桨”联合控制的方法.该方法用主机的功率冗余量作为控制器的输入,对加速过程中主机的转速和螺距的增加率进行调控.研究结果表明,使用该方法对加速过程进行控制时,避免了主机超负荷工作,且航速增加率比现行控制方法的航速增加率提高了近70％.

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西南交通大学学

JOURNAL OF SOUTHWEST JIAOTONG UNIVERSnY

V01．47

No．5

第47卷第5期

0ct．2012

2012年10月

文章号：0258-2724(2012)05-0842-07

Eg)l：10．3969／j．issn．0258-2724．2012．05．018

基于PI控制器的船舶加速程荷控制

黄斌，王永生

(海工程大学船舶与力学院，湖北武 430033)

摘要：在Matlab／Simulink 件中建立了某“柴-燃” 合推

行了行的加速程控制方法行了仿真和机

常加速主机功率冗余大及机性差的，提出了用PI控制器

方法用主机的功率冗余量作控制器的入，加速程中主机的速和螺距的增加率

系

仿真模型，利用

船航数据模型的准确

性

，

性估．急加速程中主机重超荷、正

加速程“机一

”

合控制的方法．

控．研究果表

行

明，使用方法加速

高了近70％．

程行控制，避免了主机超荷工作，且航速增加率比行控制方法的航速增加率提

关

中

：加速程；PI控制器；机-

控；仿真；荷控制

：A

分

号：13661．33文献

志

Process Based on PI Controller

Load Control of

Ship Accelerating

HUANG _Bin，WANG

Yongsheng

of Naval Architecture of Marine

University

Power，Naval

Engineering，Wtthan 430033，China)

(Colege

was

simulation model for

the

combined diesel or

Abstract：A

gas turbine(CODOG)propulsion system

trail

built in

of this model was validated the

using

data of actual

Matlab／Simulink，and

veracity

control

were simulated and their

main

accelerating process，the

emergent

the

model，two

ship．Through

existing accelerating

that

approaches

the

was evaluated．The result shows

flexibility

during

is overloaded

the natural

is low．To

of the

accelerating process，however，the redundancy

engine

seriously；during

and the

the

method

PI controller

using

engine power

improve

flexibility，a

big

flexibility

curve of the

was

control

proposed

design the“engine-propeller”combined

controller uses the

accelerating process．In

ratio of

this

the

method，the

and

engine power redundancy

adjust

increasing

engine

the

result shows that this

using

speed

propeller pitch during

accelerating process．Simulation

call be

the

method to control the

avoided，and

accelerating process，the engine overloading

increasing

of the

is about

than the natural

70％faster

accelerating process．

ratio

ship velocity

combined

contr01；simulation；load

Key words：accelerating process；PI controller；enginepropeller

contro】

采用

距

推

系

的

船一般是通控制

行的加速

程

荷控制方法是将主机速和螺

主机速和

螺距增加速率来控制船加速

距的增加率控制在小的范来避免主机超

荷Ⅲ．本文通仿真分析和比各种加速控制方

的快慢．如何提高船在加速程中的机性，一

直是内关注的焦点之一．在加速程中，主机的

法的特点，将PI控制原理用于船加速

程

“机一

”

合控制方法的

中，取得了好的效果．

荷

化非常烈⋯ ，常出

超荷运行的象．

收稿日期：2010．10— 13

基金目：国防“十一· 五”

研

目

作者介：黄斌(1980一)，男，博士研究生，研究方向船舶推

E-mail：flhb5204@163．tom

系

仿真及

、

特性，

：13971125061，

万方数据

第5期

黄斌等：基于PI控制器的船舶加速程荷控制843

依据Levenberg．Marquardt 化理

网

的

1“柴· 燃" 合推系数学模型

和

行整；(4) 用Matlab的Gensim函

以某型装配“柴一燃” 合推装置(combined

数，根据人工神

网

的

果

建Simulink仿

diesel

真模型．

gas turbine，CODOG)的

船研究象，

装置的推

系

由1台柴油机和1台燃气

机

距

柴油机和燃气机功率外特性的插

2和 3所示， 2、3的原外特性曲

果如

；

交替工作，通

系、

箱的功率

旋

，

船前提供力，如 1所示．

虚

利用Gensim函数生成的外特性仿真模型

算得到的外特性曲．由 2、3可，用此方法建

立的主机外特性仿真模型不

行合理的延伸，而且能

能

原有的外特性

未知耗油量情

曲

况下的外特性曲

．

l“柴— 燃” 合推

of CODOG the

系

构

Fig．1

Configuration

propulsion system

在Madab／Simulink模化仿真件中建立

加速程仿真模型，由于加速程不包括液力

系

r‘min。)

ⅣDE／(x103

偶合器和同步离合器合状的改，故

2个元件效率．加速程仿真模型包

括的子模型有：柴油机模型、燃气机模型、

模型、和船体模型．

于

2柴油机外特性插果

External

characteristics of diesel

考

其

Fig．2

系

距

1．1柴油机和燃气机仿真模型

以柴油机和燃气机的功率外特性曲

建立仿真模型，功率外特性曲的横坐

基

童15

毒10

主机

速Ⅳ，

坐

主机功率P，不同的曲表示不

同的供油量F．柴油机和燃气机的功率外特性均

可表示

(1)

PDE(GT)2八NDE(cT)，FDE(GT])，

川&／(x103r‘min’1)

式中：下 DE、GT分表示柴油机和燃气机．

由于原外特性曲没有包括所有的等供油量

3燃气机外特性插

External characteristics of

果

turbine

Fig．3

gas

条件下功率和速的

关系，采用BP人工神

行插得在速和供油

的主机功率．在Matlab中用BP

柴油机和燃气机工作均存在最大持

率限制陋1，因此，通外特性模型出的功率需要

与主机的最大功率限制曲，得到

功率，主机外特性仿真模型如 4所示．

功

网

量

插

方法

化

曲

，

比

的

出

人工神

网

外特性插

步

如下日圳：

(1)建立4

，2个

用Sigmoid

前型人工神网构(1个

1．2

系

模型

入

含

，1个

出

)，

含

神

元

系

主要包括：系、减速

箱和离合

函数，

用

性

函数

器．

系

距

的

速由

力学模型

‰一尬一 =如，

系

力学模型算得到阳⋯ ，

Purelin；(2)以一定的取隔在主机外特性曲

上取点．每个本点的形式 (Ⅳ，F，P)，以

些

⋯

离散点作 BP人工神

(3)采用Trainbr学

网

学

程的本；

McB=MyE(∞)'7DE(四)iDE(甜)，j

法

网

行

．

，

式中：肘∞ 减速

箱的出力矩；M。。。GT，

柴

Trainbr是用叶斯正化算法

网

行

万方数据

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