發(fā)布時(shí)間：2017-09-25 23:22

  本文關(guān)鍵詞：柴油發(fā)電機(jī)組建模及轉(zhuǎn)速控制研究

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【摘要】：柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的控制質(zhì)量直接影響柴油發(fā)電機(jī)組的電力質(zhì)量，本文針對柴油機(jī)轉(zhuǎn)速控制進(jìn)行了如下研究： (1)研究了柴油發(fā)電機(jī)組硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的原理框架，，在此基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)。在柴油發(fā)電機(jī)組硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)中，柴油機(jī)、同步發(fā)電機(jī)等復(fù)雜部件整體以數(shù)學(xué)模型的形式在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行，作為“虛擬柴油發(fā)電機(jī)組”參與仿真；電磁執(zhí)行器、電子調(diào)速器等其他部件則以實(shí)物形式安裝在仿真系統(tǒng)中，與“虛擬柴油發(fā)電機(jī)組”通過傳感器及數(shù)據(jù)采集卡相互聯(lián)接，配合“虛擬柴油發(fā)電機(jī)組”進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。為了增強(qiáng)仿真過程與實(shí)際柴油發(fā)電機(jī)組工作過程的相似性，柴油發(fā)電機(jī)組硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)使用三相交流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)還原“虛擬柴油發(fā)電機(jī)組”的轉(zhuǎn)速，電機(jī)的轉(zhuǎn)速再反饋至電子調(diào)速器進(jìn)行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。柴油發(fā)電機(jī)組硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的加載、卸載仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)完全可用于電子調(diào)速器的開發(fā)與測試。 (2)通過采集實(shí)際柴油發(fā)電機(jī)組的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、電磁執(zhí)行器的齒條位移和用電負(fù)載的輸入輸出數(shù)據(jù)，基于NARX (Nonlinear AutoRegressive with eXogenous inputs)建模理論建立了適用于柴油發(fā)電機(jī)組硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)模型，該模型準(zhǔn)確描述了柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和執(zhí)行器的齒條位移以及用電負(fù)載的輸入輸出關(guān)系。由于NARX模型為簡單的多項(xiàng)式函數(shù)形式，所以還具有運(yùn)算時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。柴油發(fā)電機(jī)組硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的加載、卸載試驗(yàn)結(jié)果表明，本文建立的柴油發(fā)電機(jī)組模型可以準(zhǔn)確描述實(shí)際柴油發(fā)電機(jī)組加載、卸載時(shí)的轉(zhuǎn)速特性。 (3)設(shè)計(jì)了柴油發(fā)電機(jī)組的數(shù)字式電子調(diào)速器。本文首先介紹了數(shù)字式電子調(diào)速器關(guān)鍵功能模塊的硬件設(shè)計(jì)原理，并對硬件進(jìn)行了性能測試。測試結(jié)果表明，數(shù)字式電子調(diào)速器的硬件功能符合設(shè)計(jì)要求。然后，闡述了主要軟件功能的實(shí)現(xiàn)思想并進(jìn)行了ADC采集精度和測頻精度的測試。最后，進(jìn)行了柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速PID控制的優(yōu)化改進(jìn)并完成了仿真研究，仿真結(jié)果表明：采用分段PI控制和不完全微分PD的并聯(lián)PID控制算法可以顯著改善轉(zhuǎn)速控制效果。
【關(guān)鍵詞】：NARX 柴油發(fā)電機(jī)組 硬件在環(huán)仿真 數(shù)字式電子調(diào)速器
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM314
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究目的和意義11-12
• 1.2 柴油發(fā)電機(jī)組的建模研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 硬件在環(huán)仿真技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.4 電子調(diào)速器的發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.5 主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 柴油發(fā)電機(jī)組硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)18-26
• 2.1 柴油發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)分析18
• 2.2 柴油發(fā)電機(jī)組硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理18-20
• 2.3 柴油發(fā)電機(jī)組硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)關(guān)鍵部件選型20-24
• 2.3.1 三相交流伺服調(diào)速系統(tǒng)20
• 2.3.2 電磁執(zhí)行器20-21
• 2.3.3 數(shù)據(jù)采集卡21
• 2.3.4 傳感器21-22
• 2.3.5 電子調(diào)速器22-23
• 2.3.6 信號調(diào)理模塊23-24
• 2.4 柴油發(fā)電機(jī)組硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 柴油發(fā)電機(jī)組的數(shù)學(xué)建模26-38
• 3.1 柴油發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)26-27
• 3.2 柴油發(fā)電機(jī)組的 NARX 模型辨識(shí)基礎(chǔ)27-33
• 3.2.1 NARX 模型基礎(chǔ)27-29
• 3.2.2 NARX 模型的辨識(shí)算法29-30
• 3.2.3 SEMP 辨識(shí)算法30-32
• 3.2.4 NARX 模型參數(shù)的優(yōu)化計(jì)算方法32-33
• 3.3 柴油發(fā)電機(jī)組的 NARX 模型辨識(shí)結(jié)果33-36
• 3.4 柴油發(fā)電機(jī)組的 NARX 模型精度檢驗(yàn)36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 柴油發(fā)電機(jī)組硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的軟件開發(fā)38-46
• 4.1 柴油發(fā)電機(jī)組的模型辨識(shí)軟件設(shè)計(jì)38-39
• 4.1.1 系數(shù)矩陣 P 的計(jì)算38-39
• 4.1.2 柴油發(fā)電機(jī)組的模型辨識(shí)模塊功能描述39
• 4.2 柴油發(fā)電機(jī)組硬件在環(huán)仿真軟件設(shè)計(jì)39-43
• 4.2.1 柴油發(fā)電機(jī)組硬件在環(huán)仿真模塊的程序結(jié)構(gòu)39-42
• 4.2.2 連續(xù)電壓信號的采集與輸出42-43
• 4.3 數(shù)據(jù)庫接口與維護(hù)軟件設(shè)計(jì)43-44
• 4.4 加載、卸載仿真試驗(yàn)44-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第5章 數(shù)字式電子調(diào)速器的設(shè)計(jì)46-62
• 5.1 數(shù)字式電子調(diào)速器的硬件設(shè)計(jì)46-51
• 5.1.1 轉(zhuǎn)速反饋信號整形電路47-48
• 5.1.2 F/V 轉(zhuǎn)換電路48-49
• 5.1.3 電磁執(zhí)行器的電流與位置反饋49
• 5.1.4 轉(zhuǎn)速微調(diào)49-50
• 5.1.5 功率驅(qū)動(dòng)電路50-51
• 5.1.6 數(shù)字 IO 口51
• 5.2 數(shù)字式電子調(diào)速器的靜態(tài)標(biāo)定51-53
• 5.3 數(shù)字式電子調(diào)速器的軟件設(shè)計(jì)53-60
• 5.3.1 硬件資源初始化53-54
• 5.3.2 ADC 數(shù)據(jù)采集54-55
• 5.3.3 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速測量55-57
• 5.3.4 PWM 輸出57-58
• 5.3.5 數(shù)字 IO 口58
• 5.3.6 外部通訊接口58-60
• 5.3.7 上位機(jī)調(diào)試程序的設(shè)計(jì)60
• 5.4 本章小結(jié)60-62
• 第6章 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速控制算法仿真62-71
• 6.1 數(shù)字 PID 控制原理62-64
• 6.2 電磁執(zhí)行器的控制仿真模型64-67
• 6.3 柴油發(fā)電機(jī)組控制算法仿真67-70
• 6.4 本章小結(jié)70-71
• 總結(jié)與展望71-73
• 論文總結(jié)71-72
• 研究展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單76-77
• 致謝77

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 石奕,張?jiān)讫?王紹光;電控發(fā)動(dòng)機(jī)工況實(shí)時(shí)模擬系統(tǒng)的研制[J];汽車工程;1999年05期

2 譚文春,唐航波,梁鋒,龔元明,卓斌;柴油機(jī)高壓共軌供油系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真的設(shè)計(jì)[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2004年10期

3 羅子華;黃大明;韋志康;姚起宏;;柴油機(jī)調(diào)速器概述[J];拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車;2007年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張捷;高壓共軌式柴油機(jī)硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)研究[D];華中科技大學(xué);2007年

本文編號：920183