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基于模糊滑??刂频钠桶l(fā)電機電子節(jié)能調(diào)速器開發(fā)

來源:論文學(xué)術(shù)網(wǎng)
時間:2024-08-20 12:05:50
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基于模糊滑??刂频钠桶l(fā)電機電子節(jié)能調(diào)速器開發(fā)【摘要】:汽油發(fā)電機是對外輸出電能的設(shè)備,由汽油機帶動發(fā)電機工作。發(fā)電機一般情況下為同步交流發(fā)電機,輸出頻率與汽油機的轉(zhuǎn)速有關(guān)。因此,

【摘要】:汽油發(fā)電機是對外輸出電能的設(shè)備,由汽油機帶動發(fā)電機工作。發(fā)電機一般情況下為同步交流發(fā)電機,輸出頻率與汽油機的轉(zhuǎn)速有關(guān)。因此,要保證發(fā)電機的供電品質(zhì),必須采用調(diào)速器來調(diào)節(jié)汽油機的轉(zhuǎn)速?,F(xiàn)在小型汽油機的調(diào)速大多采用機械調(diào)速,由于機械調(diào)速器自身有慣性滯后和摩擦阻力大的缺陷,調(diào)速時不可避免存在過度時間長、穩(wěn)定性和可靠性能差等缺點。隨著經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展,內(nèi)燃機的應(yīng)用也越來越廣泛,能源問題和環(huán)境問題日益嚴(yán)重,對內(nèi)燃機的控制精度和排放的要求進一步提高。數(shù)字電子調(diào)速器是較為先進的調(diào)速系統(tǒng),能極大地提高了汽油發(fā)電機的調(diào)速性能,彌補了機械調(diào)速固有的缺陷,并可以用先進的控制方法,進一步提高調(diào)速器的性能。目前市場上類似的數(shù)字電子調(diào)速器大都應(yīng)用于柴油機,不能直接應(yīng)用于汽油機。因此,開發(fā)一種可靠性高、通用性強和價格合理的汽油發(fā)電機電子調(diào)速器勢在必行,且具有廣闊的市場前景。 本文分析了汽油機的工況特性和數(shù)學(xué)模型,重點研究了數(shù)字式電子調(diào)速器的設(shè)計,然后進行了仿真和配機實驗,并進一步分析了數(shù)字電子調(diào)速器的節(jié)能特性。 在對汽油機工況特性的分析中,得到汽油機工作過程存在不確定性、時變性和非線性的特點,要想建立精確的汽油機數(shù)學(xué)模型比較困難,針對此系統(tǒng)本文設(shè)計了基于模糊滑??刂破鞯钠蜋C調(diào)速系統(tǒng)?;W兘Y(jié)構(gòu)控制具有快速響應(yīng)、魯棒性強、無需系統(tǒng)在線辨識、物理實現(xiàn)簡單等優(yōu)點,不足之處是存在抖振現(xiàn)象。針對此問題,本文將模糊控制引入到滑??刂浦衼?,利用模糊控制規(guī)則,柔化控制信號,使滑??刂浦械亩墩竦玫较魅?。由于系統(tǒng)的主要擾動來自負(fù)載突變,因此本文設(shè)計了基于負(fù)載擾動的前饋補償控制系統(tǒng)。最后在MATLAB中對所設(shè)計控制器進行了仿真分析。 根據(jù)所設(shè)計的控制器,本文給出了其硬件設(shè)計和軟件設(shè)計方法及過程,硬件設(shè)計包括:控制器模塊、轉(zhuǎn)速測量模塊、執(zhí)行器驅(qū)動模塊、數(shù)碼顯示模塊、電源模塊、電流測量模塊等。軟件設(shè)計主要包括控制策略計算模塊、怠速模塊、啟動模塊、停機模塊、負(fù)載電流測量模塊、轉(zhuǎn)速測量模塊、顯示模塊等。 將所設(shè)計的數(shù)字電子調(diào)速器安裝在重慶縉龍公司的2.0GF汽油發(fā)電機上進行了配機實驗,結(jié)果表明,數(shù)字電子調(diào)速器較原來的機械調(diào)速器具有更好的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)調(diào)速性能,并具有很好的節(jié)能效果。調(diào)速器設(shè)計簡單,可靠性高,具有很高的實用價值。 【關(guān)鍵詞】:汽油發(fā)電機 模糊滑??刂?/strong> 數(shù)字電子調(diào)速器 前饋補償
【學(xué)位授予單位】:重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2012
【分類號】:TM314;TP273.4
【目錄】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-9
  • 1 緒論9-14
  • 1.1 課題的背景及研究的意義9-10
  • 1.1.1 問題的提出9
  • 1.1.2 研究的意義9-10
  • 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
  • 1.2.1 數(shù)字電子調(diào)速器的產(chǎn)生和發(fā)展10-11
  • 1.2.2 柴油機電子調(diào)速技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11-12
  • 1.2.3 汽油機電子調(diào)速技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀12
  • 1.3 本文研究的目的和內(nèi)容12-13
  • 1.3.1 本文研究的目的12-13
  • 1.3.2 本文所做的主要研究工作13
  • 1.4 小結(jié)13-14
  • 2 汽油發(fā)電機工作原理與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)規(guī)律14-20
  • 2.1 汽油機結(jié)構(gòu)與工作原理14-15
  • 2.1.1 汽油機工作原理14-15
  • 2.1.2 汽油機的燃油供給系統(tǒng)15
  • 2.2 汽油機工作特性15-17
  • 2.3 同步發(fā)電機工作原理17-18
  • 2.4 汽油發(fā)電機模型分析18-19
  • 2.5 小結(jié)19-20
  • 3 基于模糊滑??刂破鞯目刂破髟O(shè)計20-37
  • 3.1 控制任務(wù)分析20
  • 3.2 控制策略選擇20-21
  • 3.2.1 PID 控制20
  • 3.2.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制20-21
  • 3.2.3 模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制21
  • 3.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制理論21-24
  • 3.3.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制21
  • 3.3.2 滑??刂苹驹?/span>21-23
  • 3.3.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制的抖振問題23-24
  • 3.4 模糊控制24-27
  • 3.4.1 模糊控制原理24-25
  • 3.4.2 模糊控制器設(shè)計25-27
  • 3.5 基于模糊滑??刂破鞯目刂破髟O(shè)計27-36
  • 3.5.1 汽油發(fā)電機控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型28-29
  • 3.5.2 模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制器的設(shè)計29-31
  • 3.5.3 仿真結(jié)果及分析31-36
  • 3.6 小結(jié)36-37
  • 4 數(shù)字式電子調(diào)速器軟硬件設(shè)計37-47
  • 4.1 數(shù)字式電子調(diào)速器硬件設(shè)計37-42
  • 4.1.1 控制器硬件組成及功能37
  • 4.1.2 控制器硬件功能模塊設(shè)計37-42
  • 4.2 數(shù)字式電子調(diào)速器軟件設(shè)計42-46
  • 4.2.1 軟件控制功能要求和設(shè)計方法42
  • 4.2.2 軟件設(shè)計總體結(jié)構(gòu)42-43
  • 4.2.3 軟件主要功能模塊設(shè)計43-46
  • 4.3 小結(jié)46-47
  • 5 試驗結(jié)果與分析47-56
  • 5.1 試驗設(shè)備及其條件47-49
  • 5.2 穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能實驗49-50
  • 5.2.1 穩(wěn)態(tài)特性試驗49
  • 5.2.2 動態(tài)特性試驗49-50
  • 5.3 電子調(diào)速與機械調(diào)速效果比較50-52
  • 5.4 電子調(diào)速與機械調(diào)速能耗效果比較52-55
  • 5.5 小結(jié)55-56
  • 6 結(jié)論與展望56-58
  • 6.1 全文總結(jié)56
  • 6.2 本研究的新穎之處56-57
  • 6.3 展望57-58
  • 致謝58-59
  • 參考文獻59-62
  • 附錄62-63
  • A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄62
  • B. 獲獎情況62-63
  • C. 數(shù)字式電子調(diào)速器 PCB 圖63


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