柴油机电子调速系统仿真研究
时间：2020-12-13 08:03:07 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(黑龙江八一农垦大学 信息技术学院，黑龙江 大庆 163319)
摘 要：
文章将模糊控制与PID控制相结合进行电站柴油机的电子调速系统设计与仿真研究， 这种方法可以快速简单的使柴油机达到稳定调速；
并在Simulink仿真环境下对电子调速系统 进行仿真研究，跟踪效果良好，证实了方法的有效性。
关键词：电子调速；
模糊控制；
柴油机
中图分类号：TM611.2 文献标识码：A 文章编 号：1007—6921(2009)11—0087—02
模糊控制与PID控制相结合进行电站柴油机的电子调速系统设计与仿真研究，利用模糊控制 的寻优功能，优化PID控制器中的参数。在模糊控制的理论基础上将模糊控制和PID控制相结 合，通过设定合适的PID调节参数，实现模糊-PID控制。这种方法可以快速简单的使柴油机 达到稳定调速。设计的Fuzzy-PID电子调速系统利用Matlab模糊控制仿真工具箱中的仿真工 具，在Simulink仿真方法下进行仿真。Fuzzy-PID控制系统比传统的PID控制系统和单纯的模 糊控制系统更能达到实际生活的要求，它具有更快的反应速度，过渡时间短，超调量小，精 确度高的特点。此外，它能够随着被控对象参数的变化而改变控制参数，实现在线自调整， 以满足不同的环境和不同的工作状况。
1 模糊自整定PID参数控制算法
本文采用三角形作为输入模糊隶属函数，假设隶属函数的三角形是均匀分布的。考虑图1所 示的两个模糊隶属度函数曲线，输入变量为误差和误差变化率。而且为了计算方便，我们设 定模糊隶属函数图是轴对称的。
由图可见，该隶属函数中，误差论域、误差变化率论域均为［－3,3］，各定义了7个模糊子 集。根据语言变量的论域量化等级，按照上述合成推理与解模糊方法，即可得到一个容量为 7×7=49模糊控制规则表（见表1）。表中，将语言变量值设为“正大（PB）”、“正中(PM) ”、“正小（PS）”、“零（ZO）”、“负小（NS）”、“负中（NM）”、“负大（NB）” 7档。
按照表1所示规则表可写出如下条模糊规则描述：
R1：如果E是NB and EC是NB,则u是PB;
R2：如果E是NB and EC是NM,则u是PB;
…
R49：如果E是PB and EC是PB,则u是NB;
设输出量U的隶属函数曲线为如图2所示的单点型，仍设定为轴对称。则由加权平均法可得U 的清晰值。
2 柴油机调速系统
本文以MAN-B＆W 6S60MC柴油机为例进行仿真，采用文献〔1〕建立模型为：
执行机构（电液执行器）的数学模型为：
式中：K——比例系数，Ka=1；
Ta——时间常数，Ta=0.35t；
τa——纯滞后，τa=0.05t。
3 仿真研究
根据上述控制对象模型，利用Matlab中的Simulink平台可以很容易搭建柴油机电子调速器Fu zzy-PID控制系统，如图所示。
解模糊的方法采用重心法。
由图4可以看出，Fuzzy-PID控制比常规PID控制反应更快，过渡时间也段，超调量小很多， 即使被控对象的参数发生变化，对Fuzzy-PID控制影响也不大。这一切都归功于Fuzzy-PID控 制，它能使得PID控制的控制参数随被控对象输出的变化而变化。
4 结论
利用Matlab Fuzzy Logic Toolbox及Simulink 可以快速并简单的进行模糊控制系统设计， 且精度高，可视性强。Fuzzy-PID控制系统比常规的PID控制系统具有更好的动态性能，可以 方便有效的控制柴油机的转速，缩短过渡时间提高控制性能。
Fuzzy-PID控制系统比传统的 PID控制系统和单纯的模糊控制系统更能达到实际生活的要求，它具有更快的反应速度，过 渡时间短，超调量小，精确度高的特点。此外，它能够随着被控对象参数的变化而改变控制 参数，实现在线自调整，以满足不同的环境和不同的工作状况。仿真结果表明，本文提出的 控制方案易于实现，且控制效果好，验证了本方案的有效性。［参考文献］
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［2］ 曾光奇,胡军安,王东,刘春玲.模糊控制理论与工程应用［M］．武汉：华中科 技大学出版社,2006.92～105.
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