發(fā)布時(shí)間：2019-09-30 18:12

【摘要】：柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急備用電源常應(yīng)用于通信、銀行、賓館和機(jī)場等重要部門,也經(jīng)常作為艦船等其它應(yīng)用場合的主電源。作為一種供電設(shè)備,負(fù)載要求其提供穩(wěn)定的電壓和頻率,而發(fā)電機(jī)組若要得到穩(wěn)定的電壓輸出,則需要柴油機(jī)轉(zhuǎn)速處于穩(wěn)定狀態(tài)�，F(xiàn)有的發(fā)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)大多采用傳統(tǒng)PID控制方案�，F(xiàn)代柴油機(jī)電控調(diào)速系統(tǒng)越來越多的采用高端芯片和智能控制算法,極大提高了柴油機(jī)的調(diào)速效果和其它運(yùn)行性能。本文就是基于這樣的背景,采用ARM_Linux嵌入式技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)柴油發(fā)電機(jī)組電控調(diào)速系統(tǒng),保證發(fā)電機(jī)組輸出穩(wěn)定的電能。首先,本文介紹了課題的研究背景,分析了國內(nèi)外柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和其控制策略,并在目前柴油機(jī)調(diào)速技術(shù)存在的問題以及未來的發(fā)展方向的基礎(chǔ)上,闡述了本文的工作內(nèi)容。分析了柴油發(fā)電機(jī)組的工作原理,將先進(jìn)的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到柴油機(jī)調(diào)速技術(shù)中。在分析傳統(tǒng)PID與模糊PID優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法與模糊PID相結(jié)合,設(shè)計(jì)了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器,對其控制算法和學(xué)習(xí)算法進(jìn)行了分析。根據(jù)被控對象的數(shù)學(xué)模型,并運(yùn)用Matlab/Simulink進(jìn)行仿真驗(yàn)證了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID良好的控制性。其次,以S3C2440微處理器為核心,進(jìn)行了電控調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。介紹了系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)和ARM外圍電路的設(shè)計(jì),然后進(jìn)行轉(zhuǎn)速信號采集模塊、轉(zhuǎn)速保護(hù)電路、怠速/額定轉(zhuǎn)速切換模塊和溫度壓力等信號采集電路設(shè)計(jì)。最后,本文簡要介紹了電控調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),主要包括嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)以及遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)。嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括建立交叉開發(fā)環(huán)境,移植U-Boot,Linux內(nèi)核裁剪和移植,根文件系統(tǒng),驅(qū)動模塊的編寫和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)等。遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)使用C#編寫,實(shí)現(xiàn)對調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
【圖文】：

圖 1.1 調(diào)速器的發(fā)展離心式機(jī)械調(diào)速器。一個(gè)調(diào)速器誕生于 1784 年[6]，它是由英國的偉大發(fā)明家瓦速器的發(fā)展進(jìn)程。瓦特利用了力的平衡原理，讓調(diào)速器內(nèi)與彈簧的回位力達(dá)到平衡狀態(tài)對柴油機(jī)進(jìn)行調(diào)速的[7]。飛連，當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，，飛錘會帶動噴油泵齒條進(jìn)行移供油量。因?yàn)榇苏{(diào)速器的機(jī)械結(jié)構(gòu)存在固有的缺陷，所以

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文1994 年 Michael Majons 設(shè)計(jì)了一個(gè) CMAC（Cerebellar Model ArticulationController）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，并將其應(yīng)用到柴油機(jī)的電子噴射系統(tǒng)中[26]。CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有學(xué)習(xí)速度快的優(yōu)點(diǎn)[27]，可以實(shí)時(shí)處理輸入的壓力及轉(zhuǎn)速信號。此控制器與傳統(tǒng)的控制器相比較，抗擾動能力更好。1996 年 Dimitry Gorinrvsky 將徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) RBF（Radial Basis Function Neural Network）用于發(fā)動機(jī)的怠速控制中。在柴油機(jī)實(shí)際運(yùn)行中，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速控制可以采用單閉環(huán)或雙閉環(huán)的結(jié)構(gòu)。如圖 1.2 所示，為雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)速控制框圖。它是轉(zhuǎn)速環(huán)+位置環(huán)的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，控制策略可以采用串級 PID 的控制方式。其中外環(huán)通過轉(zhuǎn)速傳感器采集實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速從而實(shí)時(shí)調(diào)整供油量；內(nèi)環(huán)通過齒條位置傳感器提高電磁執(zhí)行器的響應(yīng)速度[28]。雙閉環(huán)控制系統(tǒng)可以提高控制質(zhì)量，改善過程的動態(tài)性能。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM314

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2544407