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介绍柴油发电机组调速方法
1面向Simulink数字调速系统框图
在建立了柴油发电机组调速系统的各模型后,就可用MATLAB的Simulink工具建立基于常规PID控制,变速积分PID控制,不完全微分PID控制和模糊PID控制的调速系统框图。
1.1常规PID控制
首先看常规PID控制,下面是它的系统仿真框图,这是常规采用的PID控制系统图,通过对真实控制系统绘制仿真框图,观察采用常规PID控制效果。
1.2不完全微分PID控制
下面是不完全微分PID控制系统仿真框图,图2不完全微分PID控制系统仿真框图这是在常规PID基础上进行了不完全微分,这是用来改善它的控制功能,取得更好的控制效果。
1.3变速度积分PID控制
下面是变速度积分PID控制系统仿真框图。
1.4模糊PID控制
自适应模糊PID控制是将自适应控制的思想和常规PID控制器结合,吸收了自适应控制和常规PID控制的优点。首先它具备自适应能力,能够自动识辨被控过程参数、华尔网当地自动整定控制参数,能够适应被控过程模型参数的变化;其次它又具有常规PID控制器结构简单、华尔网当地鲁棒性强、华尔网当地可靠性高的优点。这使得自适应PID控制成为过程控制中一种较为理想的控制方法。
如果用模糊控制箱设计出模糊控制器,再在Simulink中建立系统仿真模型,把模糊控制器模块和我们设计的FIS结构连接起来,就可以对它进行仿真研究了,系统仿真框图的建立关键是对PID三个参数Kp,Ki,Kd的整定,这必须考虑到不同时刻三个参数的相互作用和它们之间的关系。
下面从系统的稳定性、华尔网当地响应速度、华尔网当地超调量和稳态精度等各方面来考虑Kp,Ki,Kd的作用,建立模糊规则表。
(1)比例系数Kp的作用是加快系统的响应速度,提高系统的调节精度。Kp越大,系统的响应速度越快,系统的调节精度越高,但容易产生超调,可能会导致系统不稳定。Kp取值过小,会降低调节精度,使响应速度变慢,延长调节时间,使系统动态和静态特征变坏。
(2)积分作用系数Ki的作用是系统的稳态误差。Ki越大,系统的静态误差越快,但Ki过大,在响应过程的初期会产生积分饱和现象,从而引起响应过程的较大超调。但Ki过小会使系统的静态误差难以,影响系统的调节精度。
(3)微分的作用系数Kd的作用是改善系统的动态特征,其主要作用是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化,对偏差变化进行提前预报。但Kd过大,会使响应过程提前制动,延长了调节时间,而且会降低系统的抗干扰性能。下面是进行模糊控制PID控制的系统仿真框图。
2对系统进行仿真研究
建立了系统的仿真框图后,就可以对系统进行仿真研究,就可以比较采用常规PID控制和变积分PID控制,不完全微分PID控制,模糊自适应PID控制的比较,并具体分析我们采用的模糊控制系统仿真框图自适应控制时的仿真效果。对系统进行仿真有助于我们对柴油发电机组调速系统的快速理解,并初步地分析出我们需要的控制参数,对系统的研究有积极作用。
系统仿真图通过MATLAB中的模糊控制箱实现,同时根据自己控制系统的具体特点和要求来建立的,基本可以反应控制系统的基本情况,可以起到很好的仿真模拟作用。
首先,比较常规PID控制和变积分PID控制,变速积分PID通过改变积分项的累加速度,使得它和偏差大小相适应,偏差大的时候,积分慢;偏差小时,积分快,这就可以减少超调,同时更好地静差。
下面比较一下常规PID控制和不完全微分PID控制的区别。不完全微分就是在PID算法中引入了一个一阶惯性环节,使得系统性能得到改善,在改善系统动态特性的时候又尽量减少高频干扰。
介绍模糊自适应控制和常规PID的比较,并对模糊自适应控制的仿真进行分析。这些都是基于前面建立的柴油发电机的系统模型的
可见模糊PID控制器和常规PID控制相比,它使得系统响应的超调时间减小,曲线更平整,反应时间加快了,控制效果明显更好了。同时模糊PID控制器在控制过程前期具有模糊控制器的特点,而在控制过程后期具有PID调节器的所有优势,是一种性能优良的控制器,所以在实际使用中可以选用模糊自适应控制方法。
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柴油发电机组的活塞环作用与使用条件
由于柴油发电机组某些活塞裙部膨胀槽的位置和顶部形状不对称或偏置销座等原因,使柴油发电机的活塞安装时有一定的方向。为了防止错装,这种活塞顶面上一般都有方向标记。
1、华尔网活塞环的分类与功用:按照公用活塞环可分为气环和油环两类
(1)气环也叫压缩环,用来密封活塞与气缸壁的间隙,防止气缸内的气体窜入曲轴箱,以及将活塞头部的热量传给气缸壁为活塞散热。另外还可起到刮油、华尔网布油等辅助作用,一般发电机组每个活塞装有2-3道气环。
(2)油环,用来将气缸壁上过量的润滑油刮回油底壳去,防止进入燃烧室,以及为气缸壁均匀布油。另为也起密封作用,一般发电机组有1-2道油环。
近年来随着发电机组转速的提高,活塞环的数目日趋减少,新发电机组多为两道气环一道油环。这样不仅减小了摩擦损失,还降低了活塞的高度,从而降低了发电机组的高度。
2、华尔网工作条件
活塞环是在高温、华尔网高压、华尔网高速和润滑困难的条件下工作的。柴油发电机的活塞环的运动情况很复杂,不仅和缸壁间有相对高速的滑动摩擦,还有与环槽侧面的上下撞击,以及由于环的径向张缩而产生的与环槽侧面相对的摩擦。因此,活塞环的磨损是柴油发电机组中磨损快的零件之一。另外,高温热负荷不仅使环的耐磨性下降,而且往往是弹性力下降的主要原因。上述恶劣条件对 道气环来说严重,因而其弹力下降和磨损的速度快。
3、华尔网材料与表明处理
根据活塞环的功用与工作条件,要求环的材料应具有好的耐热性、华尔网导热性、华尔网耐磨性、华尔网磨合性、华尔网任性和足够的弹性等。一般活塞环多用优质灰铸铁、华尔网球墨铸铁或合金铸铁制造。
因为活塞环槽侧面的磨损往往是活塞早期磨损的主要原因,其外表面多进行镀铬处理。这样使气缸、华尔网活塞特别是活塞环的寿命大大提高。
4、华尔网间隙
发电机组工作时,活塞和活塞环都会发生膨胀。因此,活塞在气缸内应有开口间隙,与环槽间应有侧隙和背隙。