船用柴油机调速系统控制算法分析

发布时间：2017-09-05 14:17

  本文关键词：船用柴油机调速系统控制算法分析

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【摘要】：随着现代社会的高速发展,节能和环保作为可持续发展的重要手段是当下船舶工业关注的重点之一。柴油机作为船舶主动力对其经济性和排放特性有着十分重要的作用,而船用柴油机调速系统设计是油耗和污染物排放控制的关键点之一。鉴于此,这里对船用柴油机调速系统建模及其控制器设计进行研究。首先,根据柴油机调速系统原理,基于“线性化”方法构建调速系统数学模型,从理论上分析被控参数对整个调速性能的影响。其次,重点研究神经网络控制、模糊控制以及专家控制系统等主流智能算法,将其分别与传统PID控制有机结合,设计智能PID控制器,并各设计方案进行了对比分析。最后,运用MATLAB编程构建仿真软件GUI图形界面,并运用所设计的智能PID控制器对柴油机调速系统进行仿真,进而与传统PID控制手段进行对比,分析各算法的影响因素,从理论上研究了相关影响因子对算法的影响。研究结果表明,智能PID控制器的控制效果优于传统PID控制器,但几种智能PID控制器各有优劣,其中,模糊自适应PID控制器响应特性最好,RBF神经网络自适应PID控制器超调量最小,专家自适应PID控制器跟踪性能最好。进而,将模糊控制与专家系统有机结合,设计了模糊-专家控制的新型智能控制器,仿真验证了其性能优于模糊控制和专家控制,表明了智能算法间有机组合的可行性,为新型综合智能控制器的开发和实践提供了理论支持。
【关键词】：船舶柴油机 控制系统 建模 设计 仿真
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题背景及意义8-9
• 1.2 柴油机调速器的发展9-11
• 1.3 电子调速器控制技术11
• 1.4 智能控制的主要类型11-13
• 1.5 论文主要工作13-14
• 2 柴油机调速系统模型14-20
• 2.1 调速系统组成及工作原理14
• 2.2 柴油机动力学模型14-17
• 2.3 执行器与转速传感器数学模型17-18
• 2.4 调速性能的影响指标18-19
• 2.5 本章小结19-20
• 3 PID控制器设计20-25
• 3.1 PID控制原理20
• 3.2 数字式PID控制20-22
• 3.3 调速模型传递函数以及仿真22-24
• 3.4 本章小结24-25
• 4 神经元自适应PID控制器设计25-38
• 4.1 神经网络基础25
• 4.2 常用神经网络模型25-26
• 4.3 神经网络学习规则26-27
• 4.4 单神经元模型及仿真27-34
• 4.5 RBF神经网络模型及仿真34-37
• 4.6 本章小结37-38
• 5 模糊PID控制器设计38-51
• 5.1 模糊控制原理以及过程38-39
• 5.2 模糊控制器结构39-40
• 5.3 模糊自适应PID控制器设计40-48
• 5.4 模糊自适应PID控制器仿真48-50
• 5.5 本章小结50-51
• 6 PID专家控制器51-56
• 6.1 专家控制器结构51
• 6.2 专家控制器类型51-52
• 6.3 PID专家控制器原理52-54
• 6.4 PID专家控制器仿真54-55
• 6.5 本章小结55-56
• 7 组合式智能算法56-69
• 7.1 算法对比56-60
• 7.2 组合式智能算法60-66
• 7.3 图形界面设计66-68
• 7.4 本章小结68-69
• 8 总结与展望69-71
• 8.1 工作总结69-70
• 8.2 工作展望70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-74

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本文编号：798478