柴油机调速系统的模拟与仿真研究

发布时间：2020-03-29 13:30

【摘要】：在火炮以及某些机车中,一般把柴油发电机作为其行进的动力机构或者为车内用电设备提供电源。为了确保机车能够稳定的行进以及保证用电设备能够处于一个良好的运行环境,就需要有一个稳定的供给电源,而柴油发电机发出电能质量的好坏取决于柴油机输出转速的稳定性,为了给机车提供一个良好的用电环境,有必要研究柴油机的转速输出特性。在实验室环境下,以柴油发动机为原动机带动发电机发电,会对实验环境造成很大污染,并且操作起来也不太方便,因此,设计了用交流异步电机来模拟柴油机并建立其MATLAB/SIMULINK仿真模型来研究柴油机转速输出特性。首先,通过对柴油机的工作方式及其组成结构的了解建立了柴油发动机的动态数学模型,设计了变系数PID控制算法作为柴油发动机的转速调节系统的控制算法,并在MATLAB/SIMULINK中建立柴油机转速调节系统的仿真模型;其次,通过对三相异步电机工作方式的研究建立了异步电机在不同坐标系下的动态数学模型,选择了矢量控制方法作为三相异步电机转速调节系统的控制算法,并在MATLAB/SIMULINK中建立了异步电机矢量控制调速系统的仿真模型;由于柴油机转速调节的机械时间常数要大于异步电机转速调节的机电时间常数,为了让异步电机调速系统能够去模拟柴油机调速系统,就需要通过一定的控制算法去调节异步电机的转速输出特性使之与柴油机转速调节系统的转速输出特性相同,因此设计了模型参考自适应神经网络控制方法,以柴油机调速系统作为参考模型,用神经网络控制器替代异步电机矢量控制系统中的转速PI控制器,通过异步电机转速输出值与柴油机调速系统转速输出值之间的差值,不断调整神经网络控制器的权值,最终使这个差值趋向于零,也就实现了用异步电机调速系统模拟柴油机调速系统的目的。通过在MATLAB/SIMULINK中建立基于参考模型的自适应神经网络控制系统以实现用异步电机转速调节系统模拟柴油机转速调节系统转速输出特性的仿真模型,根据在给定转速突变以及突加突减负载时柴油机转速调节系统和异步电机转速调节系统的转速输出特性曲线对比图可以看出,设计的模拟系统实现了很好的模拟效果。
【图文】：

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建模[11]。柴油发动机以及它的调速系统的主要功能是使柴油发动机的输出转在一个稳定的状态，，它的转速调整方式主要是当负载变大的时候，矩也会随之而加大，从而使得柴油机输出的转速变慢，为了保持原改变，就需要增加油量的供应，从而实现了减速增油的调节动作；的时候，对应的阻力矩也跟着减小，从而导致输出转速变快，同样速不变，需要减少供油量，进而实现增速减油的调节动作；当负载，负载的阻力矩和柴油机输出的主力矩保持平衡，维持供油量不变转速下，柴油机的输出转速能够稳定在此给定转速下，表示柴油机是稳定的，为了保持柴油机能够处在一个稳定的工作状况下，应该出主力矩与负载的阻力矩保持相等。在柴油机运行的过程中，柴油态比如负载发生一定的变化，它的输出转速稳定运行的状态就会因。

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图 2-2 电液执行器原理示意图其中 F1 是电磁力，F2 是反馈弹簧力，F3 是弹簧力，这三个力的平衡F1+F2=F3，由电液执行器原理示意图可以看出，此执行器的输入信号号分别是给定电压 u 和柴油机的齿杆位置变化 x，其中电液执行器的中线圈的输入电流 i，滑阀的位移变化 y 以及油缸中柴油压力 P。在执行况下，执行器处在平衡位置时由于油液质量和油液的压缩性对其影响忽略这些因素的影响，并建立其数学方程。线圈的电压电流方程如下：dtdiURLΔΔ =Δi +(滑阀的运动方程如下：(123)02+++Δ Δ=Δ+ΔKKKyCidyCdyM(
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK423;TJ818

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