基于自抗扰控制技术的柴油机调速算法研究
发布时间：2021-05-14 18:22
控制器是柴油机的核心,其性能优劣决定着整个柴油机系统的各方面性能,本文研究的电调控制系统通过调整电磁执行器带动齿条位移来调节喷油泵的供油量,从而控制柴油机转速。目前电子调速控制策略一般采用位移环和转速环结合的双闭环控制方式,在工程上比较常用的方式是两环均采用常规PID算法进行控制。这种算法简单有效且不依赖精确模型,但是也有其缺陷,不能自动调节参数,无法适应像柴油机一样具有较强非线性、时变性和环变性的系统,因此我们需要在传统PID的基础上发扬其精髓并吸收现代控制理论的知识,提出一种新控制算法以得到更好的控制效果。自抗扰控制器通过在传统PID结构的基础上加入“安排过渡过程”并合理地“提取微分信号”同时采用对误差信号的“非线性组合”处理方式以改善常规PID控制器的性能。利用跟踪微分器（TD）、扩张状态观测器（ESO）和非线性状态误差反馈（NLSEF）构造出来的自抗扰控制器（ADRC）更能适应柴油机非线性强的特点。为了更直观地对比验证自抗扰的优越性,利用跟踪微分器（TD）对常规PID进行改进,对常规PID、改进PID和自抗扰控制算法三种算法分别进行验证。为了验证自抗扰控制器可以和其它先进算法结...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题的背景及意义
1.2 柴油机电子调速控制策略
1.3 智能算法和控制理论研究现状
1.4 自抗扰控制理论及其发展
1.4.1 自抗扰控制算法的基本理论
1.4.2 自抗扰控制国内外研究现状
1.5 半物理仿真概述
1.6 本文主要工作综述
第2章 自抗扰控制器原理介绍
2.1 普通PID控制理论
2.1.1 PID控制理论发展背景
2.1.2 PID控制原理
2.1.3 PID控制的优缺点
2.2 自抗扰控制理论
2.2.1 克服改善PID控制技术缺陷办法
2.2.2 自抗扰控制器基本结构
2.3 滑模控制器
2.3.1 滑模控制概念
2.3.2 二阶滑模原理
2.3.3 常用二阶滑模控制算法
2.4 自抗扰与滑模控制算法的结合
2.5 本章小结
第3章 柴油机调速控制建模仿真
3.1 建模简介
3.1.1 建模软件介绍
3.1.2 柴油机建模简介
3.2 柴油机数学模型的建立
3.2.1 柴油机总体模型的建立
3.2.2 电磁执行器建模
3.2.3 喷油泵模型
3.3 柴油机调速控制原理概述
3.4 调速系统整体模型
3.4.1 Matlab-function介绍
3.5 调速算法设计
3.5.1 自抗扰控制器调速算法设计
3.5.2 改进PID和自抗扰控制器调速算法模型
3.5.3 ADRC-SMC调速算法模型设计
3.6 调速系统性能指标
3.7 离线仿真分析
3.7.1 验证仿真模型
3.7.2 改进PID及自抗扰控制器仿真数据
3.7.3 滑模控制器结合自抗扰仿真数据
3.7.4 控制算法性能指标对比
3.8 本章小结
第4章 半物理仿真研究
4.1 快速原型简介
4.2 dSPACE仿真平台
4.2.1 dSPACE仿真软件开发工具
4.2.2 RTI(Real-TimeInterface)接口
4.2.3 ControlDesk实时仿真监控
4.2.4 dSPACE仿真硬件工具
4.3 快速原型控制
4.4 硬件在环仿真
4.4.1 硬件在环仿真模型及界面设计
4.4.2 齿条位移控制研究
4.5 半物理仿真结果分析
4.5.1 位移环实验研究
4.5.2 普通PID半物理仿真研究
4.5.3 自抗扰半物理仿真分析
4.5.4 滑模自抗扰半物理仿真分析
4.6 本章小结
第5章 配机实验
5.1 启动及工况判断
5.2 试验设备介绍
5.3 实验控制器模型及实验结果
5.3.1 启动及稳态过程
5.3.2 自抗扰控制器加减载实验数据分析
5.3.3 滑模自抗扰结合实验数据分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于滑模自抗扰控制器的永磁同步电机位置环控制研究[J]. 唐红雨,刘贤兴. 微电机. 2015(05)
[2]电动负载模拟器的重复控制器的设计[J]. 李江. 传感器世界. 2015(03)
[3]基于自抗扰控制器的柴油机转速控制[J]. 张奇志,王钊. 电子测试. 2012(12)
[4]光电平台伺服系统自抗扰滑模控制[J]. 周涛. 光电工程. 2012(09)
[5]遗传算法研究进展[J]. 马永杰,云文霞. 计算机应用研究. 2012(04)
[6]基于自抗扰控制技术的永磁同步电机矢量控制策略[J]. 顾问,王久和,徐升升,慕小斌. 电源学报. 2011(05)
[7]半实物仿真技术研究现状及发展趋势[J]. 黄建强,鞠建波. 舰船电子工程. 2011(07)
[8]船舶发电柴油机电子调速系统建模与仿真[J]. 庄一凡. 西安文理学院学报(自然科学版). 2010(01)
[9]基于神经网络的Smith预估控制器[J]. 黄浩. 制造业自动化. 2009(08)
[10]基于Smith预估的自抗扰控制系统[J]. 夏晴,夏扬,郑伟建. 计算机仿真. 2009(07)
博士论文
[1]基于滑模变结构理论的电控柴油机速度控制研究[D]. 易小兵.武汉理工大学 2013
[2]斩波串级调速系统自抗扰控制策略研究[D]. 姜萍.华北电力大学 2011
[3]自抗扰控制技术在大型火电机组控制系统中的应用研究[D]. 管志敏.华北电力大学（北京） 2010
[4]自抗扰控制策略在永磁同步电动机伺服系统中的应用研究与实现[D]. 孙凯.天津大学 2007
硕士论文
[1]模糊滑模控制在不稳定对象中的应用研究[D]. 王凯.陕西科技大学 2015
[2]基于神经网络的柴油机自适应调速器设计与实验研究[D]. 仪士海.哈尔滨工程大学 2014
[3]基于神经网络的预测控制在PVC生产中的应用研究[D]. 王辉辉.青岛科技大学 2013
[4]基于LabVIEW的飞机刹车系统半物理仿真平台设计[D]. 卞晶.中南大学 2013
[5]基于二阶滑模的发动机转速控制研究[D]. 周宇友.南京理工大学 2012
[6]基于dSPACE的柴油机智能调速系统研究[D]. 屈传水.哈尔滨工程大学 2012
[7]自抗扰控制器的免疫遗传算法优化及其应用研究[D]. 郝靖宇.河北大学 2011
[8]基于模糊-PID算法的柴油机调速控制策略设计与研究[D]. 孙立晶.哈尔滨工程大学 2010
[9]高压共轨柴油机ECU硬件在环实时仿真测试平台[D]. 刘希.天津大学 2009
[10]船舶柴油主机数学建模及电站仿真仪表的研究[D]. 孟威.大连海事大学 2009
本文编号：3186112
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题的背景及意义
1.2 柴油机电子调速控制策略
1.3 智能算法和控制理论研究现状
1.4 自抗扰控制理论及其发展
1.4.1 自抗扰控制算法的基本理论
1.4.2 自抗扰控制国内外研究现状
1.5 半物理仿真概述
1.6 本文主要工作综述
第2章 自抗扰控制器原理介绍
2.1 普通PID控制理论
2.1.1 PID控制理论发展背景
2.1.2 PID控制原理
2.1.3 PID控制的优缺点
2.2 自抗扰控制理论
2.2.1 克服改善PID控制技术缺陷办法
2.2.2 自抗扰控制器基本结构
2.3 滑模控制器
2.3.1 滑模控制概念
2.3.2 二阶滑模原理
2.3.3 常用二阶滑模控制算法
2.4 自抗扰与滑模控制算法的结合
2.5 本章小结
第3章 柴油机调速控制建模仿真
3.1 建模简介
3.1.1 建模软件介绍
3.1.2 柴油机建模简介
3.2 柴油机数学模型的建立
3.2.1 柴油机总体模型的建立
3.2.2 电磁执行器建模
3.2.3 喷油泵模型
3.3 柴油机调速控制原理概述
3.4 调速系统整体模型
3.4.1 Matlab-function介绍
3.5 调速算法设计
3.5.1 自抗扰控制器调速算法设计
3.5.2 改进PID和自抗扰控制器调速算法模型
3.5.3 ADRC-SMC调速算法模型设计
3.6 调速系统性能指标
3.7 离线仿真分析
3.7.1 验证仿真模型
3.7.2 改进PID及自抗扰控制器仿真数据
3.7.3 滑模控制器结合自抗扰仿真数据
3.7.4 控制算法性能指标对比
3.8 本章小结
第4章 半物理仿真研究
4.1 快速原型简介
4.2 dSPACE仿真平台
4.2.1 dSPACE仿真软件开发工具
4.2.2 RTI(Real-TimeInterface)接口
4.2.3 ControlDesk实时仿真监控
4.2.4 dSPACE仿真硬件工具
4.3 快速原型控制
4.4 硬件在环仿真
4.4.1 硬件在环仿真模型及界面设计
4.4.2 齿条位移控制研究
4.5 半物理仿真结果分析
4.5.1 位移环实验研究
4.5.2 普通PID半物理仿真研究
4.5.3 自抗扰半物理仿真分析
4.5.4 滑模自抗扰半物理仿真分析
4.6 本章小结
第5章 配机实验
5.1 启动及工况判断
5.2 试验设备介绍
5.3 实验控制器模型及实验结果
5.3.1 启动及稳态过程
5.3.2 自抗扰控制器加减载实验数据分析
5.3.3 滑模自抗扰结合实验数据分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于滑模自抗扰控制器的永磁同步电机位置环控制研究[J]. 唐红雨,刘贤兴. 微电机. 2015(05)
[2]电动负载模拟器的重复控制器的设计[J]. 李江. 传感器世界. 2015(03)
[3]基于自抗扰控制器的柴油机转速控制[J]. 张奇志,王钊. 电子测试. 2012(12)
[4]光电平台伺服系统自抗扰滑模控制[J]. 周涛. 光电工程. 2012(09)
[5]遗传算法研究进展[J]. 马永杰,云文霞. 计算机应用研究. 2012(04)
[6]基于自抗扰控制技术的永磁同步电机矢量控制策略[J]. 顾问,王久和,徐升升,慕小斌. 电源学报. 2011(05)
[7]半实物仿真技术研究现状及发展趋势[J]. 黄建强,鞠建波. 舰船电子工程. 2011(07)
[8]船舶发电柴油机电子调速系统建模与仿真[J]. 庄一凡. 西安文理学院学报(自然科学版). 2010(01)
[9]基于神经网络的Smith预估控制器[J]. 黄浩. 制造业自动化. 2009(08)
[10]基于Smith预估的自抗扰控制系统[J]. 夏晴,夏扬,郑伟建. 计算机仿真. 2009(07)
博士论文
[1]基于滑模变结构理论的电控柴油机速度控制研究[D]. 易小兵.武汉理工大学 2013
[2]斩波串级调速系统自抗扰控制策略研究[D]. 姜萍.华北电力大学 2011
[3]自抗扰控制技术在大型火电机组控制系统中的应用研究[D]. 管志敏.华北电力大学（北京） 2010
[4]自抗扰控制策略在永磁同步电动机伺服系统中的应用研究与实现[D]. 孙凯.天津大学 2007
硕士论文
[1]模糊滑模控制在不稳定对象中的应用研究[D]. 王凯.陕西科技大学 2015
[2]基于神经网络的柴油机自适应调速器设计与实验研究[D]. 仪士海.哈尔滨工程大学 2014
[3]基于神经网络的预测控制在PVC生产中的应用研究[D]. 王辉辉.青岛科技大学 2013
[4]基于LabVIEW的飞机刹车系统半物理仿真平台设计[D]. 卞晶.中南大学 2013
[5]基于二阶滑模的发动机转速控制研究[D]. 周宇友.南京理工大学 2012
[6]基于dSPACE的柴油机智能调速系统研究[D]. 屈传水.哈尔滨工程大学 2012
[7]自抗扰控制器的免疫遗传算法优化及其应用研究[D]. 郝靖宇.河北大学 2011
[8]基于模糊-PID算法的柴油机调速控制策略设计与研究[D]. 孙立晶.哈尔滨工程大学 2010
[9]高压共轨柴油机ECU硬件在环实时仿真测试平台[D]. 刘希.天津大学 2009
[10]船舶柴油主机数学建模及电站仿真仪表的研究[D]. 孟威.大连海事大学 2009
本文编号：3186112
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