基于模糊-PID控制的船舶柴油机调速系统的仿真研究

发布时间：2017-07-04 22:17

  本文关键词：基于模糊-PID控制的船舶柴油机调速系统的仿真研究

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【摘要】：随着单片机技术和控制技术的发展,柴油机的调速器也开始由传统的机械式 调速器向电子调速器方向发展,国内外相继开发了多种电子调速系统。这些调速 系统大都采用PID控制技术,它虽然具有结构简单、可靠稳定等特点,但它常不 能有效克服负载、模型参数的大范围变化及其非线性因素的影响,因此它不能保 证柴油机在任何工况下都以较优的性能运行。 本文以MATLAB/SIMULINK软件为平台,开发出了柴油机速度控制策略的设 计与仿真软件。作者首先在该软件平台上搭建起一个MAN-BW6S60MC低速增 压柴油机的准线性控制模型,为控制策略的设计与验证提供了一个良好的被控对 象。然后对该模型进行了传统的PID控制和模糊控制的仿真研究;在分析了经典 PID控制算法和模糊控制算法存在的问题的基础上,针对两种方法中存在的不足, 将两种方法综合起来,取长补短,提出一种比较完善的模糊PID控制器参数自整 定算法,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,特别是在克服扰动(负 荷变化)方面效果明显。
【关键词】：船舶柴油机 调速器 数学模型 PID控制 模糊控制
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U664
【目录】：

• 第1章 绪论9-18
• 1．1 课题的背景及意义9-10
• 1．2 柴油机数字式调速技术发展概况10-14
• 1．2．1 柴油机调速技术发展回顾10-12
• 1．2．2 国外柴油机数字式电子调速器的发展现状12-13
• 1．2．3 国内柴油机数字式电子调速器技术的发展状况13-14
• 1．3 柴油机数字式电子调速器的控制策略14-16
• 1．4 本论文的主要研究任务16-18
• 第2章 柴油机的模型18-34
• 2．1 引言18-19
• 2．2 MAN-B& W6S60MC柴油机主要技术参数19-20
• 2．3 柴油机模型的建立20-29
• 2．3．1 增压器21-25
• 2．3．2 中冷器25
• 2．3．3 扫气箱25-26
• 2．3．4 柴油机气缸26-27
• 2．3．5 排气管27-28
• 2．3．6 供油装置28
• 2．3．7 螺旋桨28-29
• 2．4 仿真软件29-31
• 2．5 SIMULINK中仿真模型的建立31-32
• 2．6 整机模型的仿真与校验32-34
• 第3章 PID控制34-43
• 3．1 PID控制的原理34-37
• 3．1．1 比例作用34-35
• 3．1．2 积分作用35-36
• 3．1．3 微分作用36-37
• 3．2 数字 PID控制算法37-39
• 3．2．1 位置式 PID控制算法37-38
• 3．2．2 增量式 PID控制算法38-39
• 3．3 柴油机 PID控制器的设计及仿真39-43
• 3．3．1 PID控制参数的整定39
• 3．3．2 电子调速器仿真模型的建立39-43
• 第4章 模糊控制43-54
• 4．1 引言43
• 4．2 模糊控制的发展43-44
• 4．2．1 模糊控制产生的历史背景43-44
• 4．2．2 模糊控制理论的产生44
• 4．3 模糊控制器设计方法44-48
• 4．4 基于MATLAB的模糊控制系统的设计48-51
• 4．4．2 定义输入输出变量49
• 4．4．1 Fuzzy Toolbox的主要功能49-50
• 4．4．3 定义语言变量隶属函数50
• 4．4．4 定义模糊控制规则50-51
• 4．4．5 输出预览51
• 4．5 仿真分析51-54
• 第5章 模糊-PID控制器的设计54-70
• 5．1 引言54
• 5．2 PID控制器参数Fuzzy调整原理54-55
• 5．3 PID参数专家调整知识的Fuzzy调整模型55-59
• 5．3．1 PID参数的专家整定知识的描述56
• 5．3．2 PID参数Fuzzy调整模型的建立56-59
• 5．4 输入输出变量的Fuzzy化59-61
• 5．4．1 E、EC的模糊化60-61
• 5．4．2 K_p、K_i、K_d的模糊化61
• 5．5 Fuzzy合成推理算法及调整决策矩阵61-68
• 5．5．1 合成推理算法62
• 5．5．2 控制规则62-63
• 5．5．3 模糊关系R的求取63-65
• 5．5．4 PID控制参数K_p的Fuzzy集的求取65-66
• 5．5．5 PID参数Kp的解模糊判决66
• 5．5．6 Fuzzy-PID控制算法66-68
• 5．6 仿真研究68-70
• 第6章 控制设计软件用户界面的建立70-73
• 6．1 用户界面建立的意义70
• 6．2 图形界面的建立70-73
• 第7章总结与展望73-75
• 7．1 研究工作总结73
• 7．2 研究工作展望73-75
• 攻读学位期间公开发表的论文75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-85
• 研究生履历85-83
• 附录83-85

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 袁士春;船舶运动与主推进线性变参数联合控制的研究[D];大连海事大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 韩晓军;船舶柴油机电控调速系统的仿真[D];大连海事大学;2007年

2 王和平;基于PC机的船舶主机仿真与研究[D];大连海事大学;2006年

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本文编号：519551