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基于硬件在环仿真的中速柴油机电子调速控制策略研究
| 论文题名： | 基于硬件在环仿真的中速柴油机电子调速控制策略研究 |
| 关键词： | 电子调速;中速柴油机;硬件在环;控制策略 |
| 摘要： | 节能环保和智能控制是当今船用中速柴油机的发展趋势。作为柴油机智能控制技术之一的电子调速控制技术是提高柴油机动力性、经济性和改善排放性能的有效技术措施。本文利用建模仿真技术和电子信息技术，搭建电子调速系统硬件在环仿真平台，研究柴油机电子调速控制策略。研究的主要结论如下: 1、通过前期技术分析和市场调研，设计了以柴油机为模型、电子调速液压执行器和快速原型控制器为实物的硬件在环仿真形式，确定了基于德国ETAS软/硬件系统搭建电子调速系统硬件在环仿真平台的总体技术方案。 2、设计了电子调速试验台（含液压执行器、柴油机模型和实时仿真调试窗口），研制了WOODWARD UG-A液压执行器试验台，并对其进行了动态特性试验，试验发现控制信号经过液压执行器会产生0.2～0.6s延迟，该延迟会造成仿真精度降低甚至直接影响电子调速控制策略，验证了液压执行器以实物形式存在的必要性;在Simulink建模仿真软件平台上，建立了MAN6L16/24型增压中速柴油机的平均值仿真模型，仿真结果与台架试验结果在全工况内相近;开发了基于ETAS-Experiment Environment实时仿真调试窗口。 3、研究分析了包括逻辑功能和控制算法在内的中速柴油机电子调速器控制策略，设计了柴油机起动、额定转速/怠速切换、负荷自动调节、安全保护等模块，利用ETAS-ASCET模块化建模软件建立了电子调速控制策略模型，在INTECRIO集成软件中将控制模型下载到ETAS-ES910快速控制原型中集成为电子调速控制器。 4、基于MAN16/24柴油机模型完成了电子调速系列仿真试验，并在模型原机上进行了电子调速特性试验，试验验证了所设计控制策略的正确性;同时采用多种方法对PID参数整定，使控制器调速精度满足国家船用电子调速等级Ⅲ标准。 5、控制策略研究得到以下结论:影响柴油机起动过程的主要参数有最低起动转速、开环起动齿条位置和闭环PID系数，以MAN6L16/24柴油机为对象，当起动转速设定在怠速的70％左右时起动超调率较小，起动齿条刻度超过20.5时起动超调率开始陡增，而齿条刻度低于15.2时起动过程稳定时间开始增加，本文作者将齿条刻度设定为17.9时，达到良好的效果;转速从怠速到额定转速切换过程，采用稳定边界法对PID参数进行整定可以降低切换过程的超调率、减少稳定时间;根据中速柴油机负荷控制要求设计了5点增益法，负荷变化时微分、积分时间保持不变，比例增益根据负荷参考点自动调节，通过仿真验证该方法使转速在整个负荷变化过程中稳定性更好。 |
| 作者： | 汤经纬 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 杨建国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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