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改进的电动钻机柴油发电机组调速系统研究.doc


文档分类:汽车/机械/制造 | 页数:约8页 举报非法文档有奖
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:..改进的电动钻机柴油发电机组调速系统研究摘要:针对传统电动钻机柴油发电机组调速系统,在不同工况下由于模型参数变化而引起的新的控制问题,设计了一个基于模糊控制与pi调节相结合的调速系统。该系统主要利用了模糊控制对被控对象非线性和时变性有很强适应能力的特点,在转速误差较大时进行模糊控制,当系统调节到稳定状态附近时进行pi调节。仿真实验结果表明该系统比传统pid控制和模糊控制在控制精度、稳定性方面都有很大提升。关键词:电动钻机;柴油发电机组;模糊控制;pid柴油发电机组是油田钻井设备的重要组成部分,是电动钻机的动力之源。对于柴油发电机组而言,柴油机的速度控制直接影响输出电的品质,调速性能是决定整个发电机组电气性能的关键,它的好坏决定了柴油机的频率特性、电压特性及带载能力[1]。传统的控制系统普遍采用pi或pid调节的控制方法,其受被控系统模型的非线性和时变性影响较大,而电动钻机柴油发电机组在不同工况、不同工作环境中的模型参数都会有较大变化,因而传统的pid控制方法很难保证所设定的调速参数在整个系统变化范围内达到最优,而模糊控制在平衡点附近难以达到较高的控制精度。因此,为了对柴油机进行准确的速度控制,增强抗干扰能力和鲁棒性,提高响应速度和稳态精度,本文提出了基于模糊控制与pi调节相结合的柴油机的调速系统,避免了常规控制理论中因建模带来的麻烦,依靠长期积累的操作经验,对被控系统模糊参数的变化有很强的适应能力,而且在平衡点附近有较高的控制精度。1fpi复合控制器模糊控制器具有能适应被控对象非线性和时变性的优点,而且鲁棒性较好。但是它的稳态控制精度较差,控制欠细腻,尤其在平衡点附近难以达到较高的控制精度,同时缺少积分控制作用,不宜消除系统的静差。由于二维模糊控制器有两个分量:偏差和偏差变化率,相当于有了pid控制器中的比例和微分两个环节,缺少积分环节,所以该设计采用fpi复合控制器,可以消除稳态误差,获得较高的稳态精度,又能具有较快的动态响应。这种设计比单个模糊控制器具有更高的稳态精度,消除盲区,同时又比经典的pi或pid控制器具有更快的动态响应特性,使系统能更快的趋于平衡点。图1为fpi复合控制器的示意图。在输入信号e之后,设置了一个带阈值的模态转换器。根据阈值与e的比较结果确定模态:当e大于阈值时,让信号传输到f控制器,进行粗调,获得良好的瞬态性能;当e小于阈值时,则让信号传输到pi控制器,进行细调,获得良好的稳态性能[23]。2控制系统构成柴油机稳定运行的基本条件是输出力矩与外界负载力矩相互平衡,而其输出力矩主要是通过改变循环供油量来加以调整的[1]。调速系统的框图如图2所示,主要由转速检测单元、fpi控制单元和执行机构组成。通过转速传感器对柴油机轴的转动转速进行测量,获得反馈信号,与给定的转速信号进行比较,获得偏差,与给定的偏差阈值进行比较,选择合适的模态进行调节,由执行器带动油门拉杆,调节供油量大小,从而实现转速的控制。图1f,使用m法来确定转速,其原理是利用一段固定时间间隔内的编码器脉冲数来确定转速,在一定的时间tc内测取光电编码器输出的

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