船舶柴油机建模及转速控制仿真研究

发布时间：2017-05-09 21:13

  本文关键词：船舶柴油机建模及转速控制仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 随着当今社会对柴油机排放要求的提高,在当前的柴油机研究中,对其实行电子控制已成为迫在眉睫的任务。电控柴油机能使柴油机工作在经济性、动力性和排放的最佳折衷点上,因此,柴油机的性能可得到最大的发挥。但电控系统的开发是一个庞大的系统工程,需要投入大量的人力、物力。 利用数学模型和先进的软件对柴油机及其控制算法进行建模和仿真,这些无疑会对我们认识和掌握柴油机控制设计的一般方法、验证控制策略和优选控制参数起到非常重要的作用。本文首先根据涡轮增压柴油机各部分的工作原理,以MATLAB/SIMULlNK软件为平台,建立了一个柴油机平均值模型,为控制策略的设计与验证提供了一个良好的被控对象。然后对该模型中转速控制环节进行了传统的PID控制效果的研究;在分析了经典PID控制算法存在的问题的基础上,提出了将专家的控制经验,通过模糊控制方法运用在传统PID控制算法上,建立了智能的模糊自整定PID控制器,实现了PID控制参数的在线自整定。仿真结果显示,柴油机的控制效果得到了显著的提高,减少了超调、提高了响应速度。最后,建立一个简单实用的柴油机控制系统设计与仿真用户界面,通过简单的操作就可以设定控制器参数并进行仿真,从而认识和掌握柴油机各控制参数对控制效果的影响。 本文的研究是开发实用的柴油机控制器的前期工作,更重要的是提出和实践了一种较为先进的设计思路,为进一步认识和掌握柴油机控制器的设计步骤,方便地进行控制器参数的优化,缩短其开发周期起到积极的作用。
【关键词】：柴油机 平均值模型 PID控制 模糊控制 数字仿真 MATLAB/SIMULINK
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题的背景及意义10-11
• 1.2 柴油机数学模型的类型及发展状况11-13
• 1.2.1 柴油机数学模型概述11
• 1.2.2 柴油机非线性模型发展简史11-13
• 1.3 柴油机电控调速系统的发展和应用概况13-15
• 1.3.1 国内外柴油机电控调速系统的发展概况13-14
• 1.3.2 调速器控制方法概述14-15
• 1.4 本文的主要工作15
• 1.5 小结15-16
• 第2章 PID控制与模糊控制概述16-24
• 2.1 PID原理16-20
• 2.1.1 模拟PID控制器16-18
• 2.1.2 数字PID控制器18-20
• 2.2 模糊控制理论20-23
• 2.2.1 模糊控制的发展20
• 2.2.2 模糊控制的基本原理20-21
• 2.2.3 模糊控制器的设计方法21-23
• 2.3 小结23-24
• 第3章 柴油机控制模型的建立24-38
• 3.1 模型建立的主要理论依据和思路24-25
• 3.2 模型的假定及组成25-32
• 3.2.1 空气流量率26-27
• 3.2.2 过量空气系数27
• 3.2.3 指示热效率27-28
• 3.2.4 平均指示扭矩及排温28-29
• 3.2.5 摩擦损失及负荷29
• 3.2.6 时滞因子与柴油机动力学29
• 3.2.7 中冷器29-30
• 3.2.8 进气管30-31
• 3.2.9 排气管31
• 3.2.10 涡轮增压器31-32
• 3.2.11 调速机构32
• 3.3 模型仿真32-36
• 3.3.1 仿真结果及分析35-36
• 3.4 建模存在的问题及分析36-37
• 3.4.1 涡轮增压器特征曲线的改进36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 模糊自整定PID控制算法研究38-48
• 4.1 模糊自整定PID控制原理38-39
• 4.2 模糊自整定PID控制器的设计39-47
• 4.2.1 模糊整定控制器的结构设计39-40
• 4.2.2 模糊整定控制器控制规则40-43
• 4.2.3 模糊整定控制器中输入输出变量的隶属函数43-44
• 4.2.4 控制仿真实现及结果分析44-47
• 4.3 本章小结47-48
• 第5章 柴油机控制仿真系统用户界面的建立48-55
• 5.1 用户界面建立的意义48
• 5.2 用户界面的设计原则和一般步骤48-49
• 5.2.1 设计原则48-49
• 5.2.2 一般制作步骤49
• 5.3 用户界面的建立49-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第6章 全文总结及进一步工作展望55-57
• 6.1 全文总结55-56
• 6.2 进一步工作展望56-57
• 参考文献57-59
• 致谢59-60
• 研究生履历60

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 宋百玲;柴油机控制系统半物理仿真技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 陈首刚;高压共轨柴油机模拟试验平台设计开发研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 李沁生;船舶主柴油机转速智能PID控制算法研究[D];大连海事大学;2011年

3 杨俊;共轨式柴油机半物理仿真平台开发设计研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

4 廖小明;高压共轨柴油机轨压智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

5 尹玲玲;船舶柴油机变论域模糊PID转速控制研究[D];重庆大学;2010年

6 汤经纬;基于硬件在环仿真的中速柴油机电子调速控制策略研究[D];武汉理工大学;2013年

  本文关键词：船舶柴油机建模及转速控制仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：353326