自由活塞直线发电机运动控制策略与稳定性研究

发布时间：2021-04-28 15:09

　　直线式自由活塞内燃发电机（Linear Free-piston Generator,LFPG）是一种新型动力装置,其特有的结构和运动特征使其具有燃料适应性强、压缩比可变、结构简单、能量转化效率高等优点,并使之成为了一种极具潜力的发电装置,可用于电动汽车和其他用电设备上。但在目前研究阶段,LFPG还存在难以进行活塞运动控制、易撞缸和失火等问题。因此进行LFPG稳定运行控制策略研究对其进一步发展和应有具有重要意义。本文提出一种基于LFPG载荷变化的稳定运行控制策略,并通过理论分析和仿真计算验证了该种方案的可行性。本文从LFPG的动力学方程入手,搭建了 LFPG全周期SIMULINK仿真模型,利用该模型分析了 LFPG系统在标准稳定运行状态下的基本运行性能,以及喷油量、载荷系数两个重要参数对其性能的影响。随后,从能量平衡的角度得出系统稳定运行的条件,以喷油量变化（表现为Oin的变化）作为LFPG系统失稳的干扰因素,以稳定压缩比为控制目标,提出通过改变载荷系数（改变回路总阻值）的方式对LFPG系统的受力和能量分配进行调控,从而达到标准稳定运行状态。在非停机失稳和停机失稳工况下,本文研究了载荷跟... 

【文章来源】：重庆交通大学重庆市

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
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英文摘要
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 自由活塞直线发电机概述
    1.3 自由活塞直线发电机研究现状及发展状态
    1.4 自由活塞直线发电机运动特点和稳定性研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第2章 LFPG动力学模型和运动特性研究
    2.1 LFPG工作原理
    2.2 LFPG非线性数学建模
        2.2.1 动力学模型
        2.2.2 电机子系统模型
        2.2.3 发动机子系统模型
        2.2.4 摩擦子系统模型
    2.3 基于MATLAB/SIMULINK建模及运动特性研究
        2.3.1 基于MATLAB/SIMULINK建模及参数设置
        2.3.2 稳定运行基本性能研究
    2.4 LFPG模型验证
    2.5 LFPG运行性能影响因素研究
        2.5.1 载荷系数对LFPG运行性能的影响
        2.5.2 喷油量对LFPG运行性能的影响
    2.6 本章小结
第3章 LFPG载荷跟随控制研究
    3.1 载荷跟随控制原理和方法分析
        3.1.1 载荷跟随控制原理
        3.1.2 载荷跟随控制方法
    3.2 LFPG载荷跟随压缩比控制原理
    3.3 LFPG载荷跟随压缩比控制模型
    3.4 非停机失稳LFPG压缩比控制
    3.5 停机失稳LFPG压缩比控制
    3.6 本章小结
第4章 载荷跟随控制器参数优化研究
    4.1 载荷跟随控制器参数整定分析
    4.2 控制器比例环节优化研究
        4.2.1 压缩比相响应
        4.2.2 电磁力响应
        4.2.3 运动位移响应
    4.3 控制器积分环节优化研究
        4.3.1 压缩比相响应
        4.3.2 电磁力响应
        4.3.3 运动位移和速度响应
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
致谢
参考文献
在学期间发表的论文和取得的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]自由活塞式直线发电机起动控制分析[J]. 李阳阳,冷建伟.  天津理工大学学报. 2016(04)
[2]自由活塞斯特林发电机的动力学特性研究[J]. 陈曦,郑朴,罗兰.  上海理工大学学报. 2016(01)
[3]基于Matlab/Simulink的自由活塞式发电机运动仿真分析[J]. 张磊,肖进.  内燃机与动力装置. 2016(01)
[4]基于活塞运动规律的自由活塞发动机燃烧放热规律[J]. 许洪瑜,冯慧华,宋豫,左正兴.  内燃机学报. 2015(05)
[5]自由活塞发动机进气及压缩终了缸内气体流动特性分析[J]. 尹凝霞,常思勤.  农业工程学报. 2015(08)
[6]自由活塞发动机的活塞运动规律优化与试验[J]. 林继铭,徐照平,闫皓.  农业工程学报. 2015(06)
[7]微型动力装置燃烧过程及做功能力评价[J]. 吴凯,王谦,柏金,刘艳,徐驰.  内燃机学报. 2015(01)
[8]四冲程自由活塞发电机活塞运动控制方法[J]. 徐照平,常思勤,林继铭.  农业机械学报. 2013(01)
[9]自由活塞内燃发电机能量转换与传递过程研究[J]. 田春来,冯慧华,尚蛟,左正兴.  农业机械学报. 2012(11)
[10]压燃式自由活塞直线发电机工作过程数值仿真[J]. 毛金龙,左正兴.  北京理工大学学报. 2011(09)

博士论文
[1]自由活塞发动机建模与优化控制[D]. 宫洵.吉林大学 2016



本文编号：3165696