基于智能PID的小功率柴油發(fā)電機調速器的研制.pdf

1、柴油發(fā)電機組被廣泛應用在社會生產中,如機關單位、野外作業(yè)等領域的備用電源。發(fā)電機組的速度特性對供電質量影響較大,為了保證供電品質,柴油發(fā)電機組都需配備調速器,以確保負載變化時,柴油機轉速能保持穩(wěn)定。當前我國中小功率柴油發(fā)電機組基本依然采用模擬電子調速器,數字電子式的很少,且控制方法多為常規(guī)PID,難以滿足復雜工況下的調速要求。鑒于此,本文展開了智能控制方面的研究,以期開發(fā)出性能可靠、通用性強的數字電子調速器。
　　本文分析研究了柴

2、油發(fā)電機的工作原理、結構組成及柴油機的工作特性,在此基礎上,展開了柴油機調速系統(tǒng)的討論,給出了調速系統(tǒng)的數學模型,提出了幾種評判系統(tǒng)性能優(yōu)劣的指標,如穩(wěn)態(tài)波動率、瞬時調速率以及恢復時間等。
　　控制算法方面,本文在常規(guī)數字PID基礎上,引入了神經網絡和模糊控制,在MATLAB下建立了單神經元PID和模糊自適應PID的控制系統(tǒng)模型,并分別進行了階躍響應測試、抗干擾測試以及自適應性測試。仿真結果表明,基于智能控制的PID調速系統(tǒng),具有

3、超調量小、響應迅速及調速平穩(wěn)的特點,系統(tǒng)動、靜態(tài)品質得到顯著改善;且控制對象參數變化時,系統(tǒng)適應性更強,魯棒性更好,能較好滿足柴油機多工況運行要求?？紤]到模糊規(guī)則主要依據專家經驗制定,系統(tǒng)性能受人為因素影響較大,而單神經元PID是根據控制對象的工況特性,在線修正連接權值、尋找PID參數最佳組合的,受外界影響較小,且算法簡單、易于編程實現,故本文最終選擇單神經元PID作為數字調速器的基本算法。
　　電路設計方面,本文硬件電路包括:單

4、片機最小系統(tǒng)、電源模塊、轉速信號整形電路、執(zhí)行器驅動電路、電壓電流采樣電路以及其他輔助電路。其中,微處理器為16位的PIC24FJ64GA002型單片機,利用其高精度輸入捕捉模塊采集轉速信號,輸出16位分辨率的PWM,控制執(zhí)行器驅動電路中三極管的通斷,通過改變PWM占空比來調節(jié)執(zhí)行器中的電流,進而調節(jié)柴油機供油量。
　　軟件方面,本文詳細介紹了軟件設計的基本思想,核心算法為單神經元PID。在啟動階段,本文設計了特殊的正弦式油量控制