基于智能PID的小功率柴油发电机调速器的研制

更新时间：2020-03-19 01:17:51 大小：4M 上传用户：gsy幸运查看TA发布的资源 标签：智能pid 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

柴油发电机组被广泛应用在社会生产中,如机关单位、野外作业等领域的备用电源。发电机组的速度特性对供电质量影响较大,为了保证供电品质,柴油发电机组都需配备调速器,以确保负载变化时,柴油机转速能保持稳定。当前我国中小功率柴油发电机组基本依然采用模拟电子调速器,数字电子式的很少,且控制方法多为常规PID,难以满足复杂工况下的调速要求。鉴于此,本文展开了智能控制方面的研究,以期开发出性能可靠、通用性强的数字电子调速器。

本文分析研究了柴油发电机的工作原理、结构组成及柴油机的工作特性,在此基础上,展开了柴油机调速系统的讨论,给出了调速系统的数学模型,提出了几种评判系统性能优劣的指标,如稳态波动率、瞬时调速率以及恢复时间等。

控制算法方面,本文在常规数字PID基础上,引入了神经网络和模糊控制,在MATLAB下建立了单神经元PID和模糊自适应PID的控制系统模型,并分别进行了阶跃响应测试、抗干扰测试以及自适应性测试。仿真结果表明,基于智能控制的PID调速系统,具有超调量小、响应迅速及调速平稳的特点,系统动、静态品质得到显著改善;且控制对象参数变化时,系统适应性更强,鲁棒性更好,能较好满足柴油机多工况运行要求。考虑到模糊规则主要依据专家经验制定,系统性能受人为因素影响较大,而单神经元PID是根据控制对象的工况特性,在线修正连接权值、寻找PID参数最佳组合的,受外界影响较小,且算法简单、易于编程实现,故本文最终选择单神经元PID作为数字调速器的基本算法。

电路设计方面,本文硬件电路包括:单片机最小系统、电源模块、转速信号整形电路、执行器驱动电路、电压电流采样电路以及其他辅助电路。其中,微处理器为16位的PIC24FJ64GA002型单片机,利用其高精度输入捕捉模块采集转速信号,输出16位分辨率的PWM,控制执行器驱动电路中三极管的通断,通过改变PWM占空比来调节执行器中的电流,进而调节柴油机供油量。

软件方面,本文详细介绍了软件设计的基本思想,核心算法为单神经元PID。在启动阶段,本文设计了特殊的正弦式油量控制曲线,以实现烟量控制。

此外,本文在康明斯220KW柴油发电机组上进行了配机实验,实验结果表明,基于单神经元PID的数字电子调速器灵敏度高,控制精度高...