柴油机电子调速器PID参数模糊自校正研究.pdf
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1、第 1 9 卷( 2 0 0 1 ) 第 3期 内燃机学报 Tr an s a c t i on s o f CS I C E V0 1 1 9 ( 2 0 0 1 ) No 3 文章编号 : 1 0 0 0 0 9 0 9 ( 2 0 0 1 ) 0 3 0 2 6 7 0 3 柴油机 电子调速器 P I D参数模糊 自校正研究 李彦 强,朱从乔 ,黄次浩 ( 海军工程大学 动力工程学院 , 湖北 武汉 4 3 0 0 3 3 ) 引言 摘要 : 提出了对柴油机数字式 电子调速器 P I D参数按调速系统过渡过程进行模糊 自校 正的原理 , 并对此 进行 了仿真研究。结果表明, 该方法对提高
2、电子谓速器 的调速性能有 明显效果 , 对 电子调 速器适 应柴油 机过程参数的变化也有一定 的改善。 关键词 柴油机 数 字式电子调速器 ;比倒 积分微分 ; 模糊 自校正 中国分类号 : T K4 2 4 3 1 文献标 识码 : A 模糊理论是在 L o t f i Z a d e h创 立的模糊集合理论 的基础上发展起来的, 它提 出了亦此亦彼的模糊逻辑。 随着模 糊逻辑的提出, 在控制领域出现了模糊控制 。 模 糊控制较好地模拟 了人的思维方式 , 其显著特点是对 系统模型不敏感 , 鲁棒性强 , 适应动态过程。简单的模 糊控制 由于不具有积分环节, 难 以消除系统的稳态误 差 ,
3、并且在变量分级不足够多的情况下 , 常常在平衡点 附近会有小的振荡现象。而 比例积分微分 ( P I D, p r o p o r t i o n i n t e g r a l d i f f e r e n t i a t i o n ) 控制 却相反 。于是 , 研 究人员将模糊控制和 P I D控制结合 , 提出了模糊 P I D 控制 。 二者的结合方法主要有 2种: 一种是利用模 糊控 制 对 P I D控制参数进 行在线 自整 定或 自校正, 组 成 P I D参数模糊 自整定 自校正控制器 ; 另一种是采用模 糊 和 P I D交替控制, 即在大偏差用模糊控制, 小偏 差 用
4、P I D控 制 , 或 者采 用 两 者 都参 与 控制 的复 合 控 制 : 。 柴油机电子调速器调速动态过程的各阶段对控制 增量 的要求不尽相 同, 应对 P I D参数进行实时校正 , 以进一步提高其调速性能。本文采用模糊控制方法对 P I D参数进行模糊 自校正 , 并对此进行了仿真研究。 1 P I D参数模 糊 自校正 的原理 为 了提高系统的调速性能, 在调速系统过渡过程 的 不 同阶段 , 控制 器 应 取 不 同 的增 益 , 即应 实 时 校 正 P I D的参数 。 在实时系统中, 校正的方法一般是通过分 析被控 量的测量值然后查询校正表进行 , 问题的关键 是获取一个
5、合适的校正表 。如果用一般的方法通过大 量试验不断修正来得到该表, 工作量是很大的 , 调整也 很不 方便 , 因此应采 取一 种新 的方法 。 通过模糊控制的方法进行参数校正是一个发展方 向。用模糊控制来校 正、 优化 P I D控制器的参数在液 压 电梯控 制 口 、 温 度控 制口 方 面 的研 究表 明 , 该 方 法是 有效可行的。 目前, 控制参数模 糊自校正一般在线分别 校正 P I D三个参数 , 而校正的 目的是优化参数取得更 好 的控制性 能 。 良好 的控制性 能 取决 于控制 量的 变化 。 如果提 取 P I D计算公式 的比例系数作 为控制器 的增 益, 只要对该参
6、数进行校正 , 使得控制量的变化符合过 渡过程 的要求, 就能提高控制性能, 使参数校正变得简 单 、 直 观 。 G ( ) 为转速 P I D控制环节脉冲传递 函数 , 如下 式所示 : G( ) =k ( 1 +丁】 丁 +丁 d 丁】 ) # 一 ( 1 2 丁 d 丁 ) +丁d 丁 J ( 一1 ) ( 1 ) 令 k 一k +f , ) ( 2 ) 式 中: 为按常规方法整定的比例增益; ,( , ) 为采用 模糊控制方法得到的比例增益标准校正值, 该值通过 实时查询校正表得到; k为比例因子 ; k 。 为校正后 的比 例增益 ; T 为采样周期 T 为积分 时间常数, 丁a
7、为微 分时间常数 ; T 、 T 、 T 取按常规方法整定的值。 P I D参数模糊 自校正的原理如图 1所示 , 图中 k 、 k 为 比例 因子 。 收藕 日期 2 0 0 0 0 6 1 6 I I 订 日期 : 2 0 0 0 1 O - 2 1 。 作者筒 介 李彦强( 1 9 7 3 一) , 男 , 博士生 , 主要研究 方向为舰艇动力装置自动化厦智能控制 维普资讯 2 6 8 内 燃 机 学 报 第 1 9卷第 3 期 圈 1 P I D参数模糊 自校正原理圈 Fi g 1 The c o nc e pt i o n of f u z z y s e l f t u ni n
8、g PI D par ame t e r s 表 1 模糊控制规则 Ta b1 The r e g u l at i on o f f uz z y c o nt r o l J l N B N M N S J Z E I P S P M f P B N B l P B P B P M I P S l N S N M N B N M 1 P B P B 1 P M 1 P S l N S N M j N B N S P M P M l P S f P S P S N s l N M Z E l P M P S l z E。 Z E J Z E P S l P M P S l N M N S 。
9、P S J P S l P S P M P M P M 1 N B N M N S 1 P S 1 P M P B I P B P B N B N M l N S l P M P B P B l P B 2 F规则的建立 3 F控制表 的建立 F规则是模糊推理的依据 , 它 的形式为 I f ( , a n d d e ) Th e n( f 一2 ) , 其 中e为转速差, 为转速 差变化率, c 为校正量, -r 、 Y、 z为相应的模糊子集。这 些规则直接关系到校正效果的好坏 应根据过渡过程 对控制量变化的要求制定和调整之。 突减负荷的情况如图 2 所示 。 据 图 1 , 转速偏差相
10、对值 ( 设定转速 一实际转速) 设定转速。其 中 在 O A段由于供油量大于所需供油量 转速很快上升 , 超 过设定转速 , 偏差值为负 。为保持恒定转速 , 在控制器 的作用下供油量减少 , 为保证小的超调应使供油量迅 速减少 , 这就要求控制器取较大的增益 即校正值应取 大 。在 AB段, 供油量 已经小于所需的供油量 , 转速开 始回落 ; 回落的最初阶段由于偏差的变化率较小 , 供油 量仍有所减小。 为使回落加快 校正值不应太小。随着 偏差变化率的增加, 供油量开始上升, 同样为使 回落加 快 , 低于所需供油量的时间应稍微长一些 , 使校正值减 小 。在距离 B点较近时, 为使 B
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- 关 键 词:
- 柴油机 电子 调速器 PID 参数 模糊 校正 研究
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