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汽油发电机聚类自适应多模态调速控制技术

作者: 发布时间:2021-04-06 15:37:38点击:
  
 
  汽油发动机的速度调节系统具有容积滞后性,而且其电压和频率具有一定的耦合性。常规的基于PID的电子调速装置会出现振荡、调节时间过长等问题,不能保证对于工况和负载隋况的足够适应能力。最常用的控制算法有PID控制、模糊控制、自适应控制、专家控制等。目前比较成熟的是PID控制和自适应控制,但是PID控制依赖于对象模型,对于模型参数的变化很敏感,模糊控制计算量大而且难以达到高的精确性,而专家控制和自适应控制由于计算量大难以满足控制系统的实时性要求。在此基础上,本文提出一种结合了传统PID、专家产生式规则、最大一最小值控制和聚类自适应控制的多模态控制算法。
 
  2汽油发电机的调速系统
 
  2.1汽油发电机的工作原理
 
  汽油发电机的输出电流频率正比于飞轮转速,其转速与转矩的关系如图1所示。拖动转矩随转速升高而降低(曲线1~4)。曲线5~7是阻力矩与速度的关系,阻力矩随转速的升高而升高。汽油机稳定在工况点A时,当负载减小时,阻转矩短时间内下降,小于拖动转矩而导致转速上升,运行于C点附近,进而导致阻力矩随转速增大,在新的平衡点B转速达到稳定并进入稳定工况。
 
  传统的汽油发电机电子调速系统结构如图2所示。微控制器根据测得的输出交流电频率,算出要输出给节气门调节结构的控制信号。节气门调节结构由直流电压驱动,其电压值与节气门的稳定开度成线性关系。节气门开度改变,进而改变飞轮转速和输出频率。而输出电压控制是由自动电压调节器(AVR)构成的闭环回路来实现的。
 
  AVR部分是纯电气结构,动作频率要远大于节气门调节结构。在负载切换时,AVR内部电气属性发生较大改变,相当于使上述速度调节系统发生了结构的变化,这一点可以从切换过程中电压的波动情况得知。因此,速度调节系统与电压调节回路具有一定的耦合性。

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