参数调节器调整船舶柴油机转速通过MATLAB提示gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

本文致力于柴油速度正则参数调优培训船舶模拟器通过MATLAB。保持尽可能简单的控制器PID调节器用于上升阶跃响应的质量指标。自动创建在MATLAB优化程序代码。的例子是gydF4y2Ba

关键字gydF4y2Ba

模拟器、船舶柴油机、参数调优,阶跃响应,传递函数,pid控制器。gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

精力充沛的效率要求的增加,能量装置的安全性和可靠性在海洋和航道船舶、现代的基础上系统的自动化和控制是一个重要的科学和技术问题。船舶设备供应与复杂的技术手段和系统构建与新的计算机技术,同时应该做的改善水平的专业培训。gydF4y2Ba

有效的培训方法这样的员工是模拟器。在模拟器和程序复杂的质量水平,我们解决问题的系统建模,参数与最大近似。我们构造算法,使我们能够避免违约的情况。模拟器广泛应用研究工作,相关的选择合理的技术体制和控制系统的参数优化与技术手段在各应用程序。gydF4y2Ba

机械技术人员的培训,我们可以使用模拟器在机器的部分(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。在操作主要船舶电机和辅助机制,我们在模拟器中使用控制系统,配备了监管机构。我们用不同的标准构造优化方法。经验证明,过程参数优化和功能特性优化船舶控制系统有一定数量的信息在模拟器上不足,对于理解行为与反馈信号在静力学和动力学。如果PID-regulators企业自动化系统,数值不方便推荐理由。gydF4y2Ba

进一步改善模拟器可以通过模拟器中心建设项目,基于MATLAB / simulink的媒介。MATLAB / simulink的主要优势是,我们可以构建各种程序应用于不同的船只导航。MATLAB的应用保证了高质量的造型。gydF4y2Ba

现代技术的造型构成有效率意味着阿森纳在水路运输为解决复杂的技术问题。gydF4y2Ba

模型使用gydF4y2Ba

让我们解决一个精确的问题。我们认为MATLAB的监管手段的分析和建模自动化系统船舶柴油机的转速。我们做的调节器参数优化提高控制质量。gydF4y2Ba

我们注意到的定义参数调节器优化的关键问题之一是一个模拟器在机部分。建模的目的是评估监管机构控制系统的性质。造型对象与轴带发电机柴油设备。15886 kwt有效柴油机功率,转速在122年名义政权tr /分钟。我们使用模型微分方程的形式,提出了在工作gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

我们认为以下符号:gydF4y2Ba

ω(t) -转速;gydF4y2Ba

h (t)的运动控制器官柴油机的转速;gydF4y2Ba

r (t)——输入信号;gydF4y2Ba

米gydF4y2Ba_dgydF4y2Ba(t),电动机的转矩;gydF4y2Ba

PgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba(t) -轴带发电机的力量gydF4y2Ba

TgydF4y2Ba_{一个gydF4y2Ba}——时间常数通用汽车、柴油发电机;gydF4y2Ba

TgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba——监管机构isodrom时间常数;gydF4y2Ba

TgydF4y2Ba_{年代gydF4y2Ba}——伺服电动机的时间常数;gydF4y2Ba

Z -马达自动安平系数;gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba_hgydF4y2Ba——通用汽车(时间常数T的传递系数gydF4y2Ba_{一个gydF4y2Ba});gydF4y2Ba

Kc -模型的传递系数决定了Md (t)的行动在ω(t);gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba_vggydF4y2Ba轴带发电机模型的传递系数;gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba——静态调节器系数;gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba_fgydF4y2Ba监管机构——isodrom反馈系数;gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba_pgydF4y2Ba-比例组成部分PID调节器;gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba——调节器的有机组成部分gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba——微分PID调节器组件;gydF4y2Ba

δ-不均匀系数的调节器;gydF4y2Ba

J -调节系数。gydF4y2Ba

调节转速的动态方程的柴油精力充沛安装通用- SG看起来如下(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba

汽车模型:gydF4y2Ba

监管机构模型;gydF4y2Ba

方便得多表达操作符形式的方程。考虑到与拉普拉斯算子年代零初始条件,我们可以输入和输出坐标之间的关系表示为代数方程:gydF4y2Ba

对汽车模型:gydF4y2Ba

eq1gydF4y2Ba

传递函数为监管机构模型;gydF4y2Ba

eq2gydF4y2Ba

在那里;gydF4y2Ba

传递函数,gydF4y2Ba

欧盟图系统的提出gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba。从方程(eq1),而构建的模型中,我们考虑的因素dvA1 (s)的输入接收03(三)信号:控制h (s),扰动Md (s)和Pg (s)。gydF4y2Ba

闭环系统的传递函数(gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba)在调节转速偏离给定值r (s)是:gydF4y2Ba

eq3gydF4y2Ba

W1 (s) = c (s)·kh·君子(s)·dvA1 (s)gydF4y2Ba

传递函数对扰动Md (s)和Pg (s)分别是:gydF4y2Ba

eq4gydF4y2Ba

eq5gydF4y2Ba

我们将使用方程eq3——eq5建模过程发生在系统的动态机制。为此,我们构建文件sah794。在MATLAB代码。我们首先选择与静态监管系统的调优参数。我们排除了调节器对动力学的影响通过选择KgydF4y2Ba_pgydF4y2BaK = 1,gydF4y2Ba_我gydF4y2Ba= 0和KgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba= 0。gydF4y2Ba

我们认为以下值:gydF4y2Ba

t = 0.067;J = 2.2;公斤= 0.01;δ= 0.12;Kf = 0.355, = 0.7。gydF4y2Ba

通过替换这些值在eq2gydF4y2Ba

eq6gydF4y2Ba

对于对象动态模型,我们考虑:gydF4y2Ba

Ta = 1.9;Z = 1.5;KgydF4y2Ba_hgydF4y2Ba= 1.0;kgydF4y2Ba_vggydF4y2Ba= 0.85;KgydF4y2Ba_{注册gydF4y2Ba}= 1gydF4y2Ba

我们现在有以下表达式。gydF4y2Ba

扩音器gydF4y2Ba

eq8gydF4y2Ba

eq9gydF4y2Ba

因此,我们可以选择调节器的优化参数,考虑到两人的和谐变化是由护照数据:gydF4y2Ba

TgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba= 0,05年÷2.5年代;KgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba0.1 = 0.01÷。gydF4y2Ba

通常的选择参数,保证质量指标在短暂的政权是由T的变化gydF4y2Ba_我gydF4y2Ba和KgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba与视觉评价反应单元的输入信号在每个迭代。gydF4y2Ba

当只有两个参数不同,这个pathis接受。与此同时,当他们的数量增加,其他现代技术和方法的决策参数优化技术系统是必要的。在其他地方,无法避免主观视觉评价决策的操作符。gydF4y2Ba

MATLAB许可证的技术手段解决问题与参数优化,也通过各种问题关心的系统分析和合成。因此例如频谱评价函数eig (Fi (s))用于封闭循环(扩音器- eq9)允许选择约束的特征方程的根的稳定性和振荡。使用函数S = stepinfo (y, t)为变量给出了可能的评价数值瞬态过程的时间。gydF4y2Ba

参数调优和图形表示模拟器准备的过程中,我们构建文件sah794。在MATLAB程序复杂元素的代码完成功能。通过改变参数,我们选择最方便的政权。它对应的值:Ti = 0, 7 s;公斤= 0.01。gydF4y2Ba

% sah794.mgydF4y2Ba

%调节器参数:gydF4y2Ba

t = 0.067;J = 2.2;解决= 0.12公斤= 0.01;Kf = 0.355;Ti = 0.7;gydF4y2Ba

s =特遣部队(“s”);gydF4y2Ba

a1 = Ti * t *解决;a2 = t *解决+ Ti * (Kf * *解决+公斤);a3 =公斤;gydF4y2Ba

%的形成监管机构传递函数:gydF4y2Ba

num = [Ti 1];穴= (a1 a2 a3);gydF4y2Ba

君威=特遣部队(num窝)。gydF4y2Ba

%的汽车动力学模型:gydF4y2Ba

Ta = 1.9;Z = 1.5;Kh = 0.85;Kc = 1.0;Kvg = 0.85;kreg = 1;gydF4y2Ba

%柴油传递函数:gydF4y2Ba

den1 = (Ta Z);gydF4y2Ba

den1 dvA1 =特遣部队(1)gydF4y2Ba

% = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =gydF4y2Ba

%调节器参数:gydF4y2Ba

% Kp = 20;gydF4y2Ba

% Ki = 0.3; Kd = 1.2;gydF4y2Ba

Kp = 1;ki = 0;Kd = 0;gydF4y2Ba

C = pid (Kp、Ki Kd);gydF4y2Ba

% = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =gydF4y2Ba

%开环系统的传递函数1 (s) =ω(s) / eps (s)gydF4y2Ba

W1 = C * Kh * * dvA1君威gydF4y2Ba

%系统单位反馈F1 =ω(s) / r (s) = W1 (s) / (1 + W1 (s)):gydF4y2Ba

F1 =反馈(W1, 1)gydF4y2Ba

%传递函数对扰动Md (s):——F22 (s) =ω(s) / Md (s)gydF4y2Ba

F2 =反馈(dvA1 C * Kh *君威,1);gydF4y2Ba

——F22 = Kc * F2gydF4y2Ba

%传递函数对扰动Pg (s): F33 (s) =ω(s) / Pg (s)gydF4y2Ba

F3 =反馈(dvA1 C * Kh *君威,1)gydF4y2Ba

F33 = Kvg * F3gydF4y2Ba

eig (F1)gydF4y2Ba

% = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =gydF4y2Ba

%的图形表示:gydF4y2Ba

次要情节(2,2,1:2)gydF4y2Ba

(ωt) = (F1, 3)步;gydF4y2Ba

Stepinfo(ωt)gydF4y2Ba

%(ωt) =步骤(F1, 0.5);gydF4y2Ba

情节(t,ω),网格gydF4y2Ba

次要情节(2,2,3)gydF4y2Ba

(医学博士,t) = (——F22, 3)步;gydF4y2Ba

马里兰州情节(t),网格gydF4y2Ba

%轴([0 0 0.5 0.1])gydF4y2Ba

次要情节(2,2,4)gydF4y2Ba

(Pg, t) = (F33, 3)步;gydF4y2Ba

马里兰州情节(t),网格gydF4y2Ba

在gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba瞬态过程的图形表示系统中调节柴油机轴的旋转速度。正确的价值观与质量系统的调优参数。:λgydF4y2Ba_{1、2gydF4y2Ba}= -6.6524±j0.5886;gydF4y2Ba

λgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba= -1.8137。gydF4y2Ba

评价指标的函数stepinfo:gydF4y2Ba

时间反应活性域(上升时间):0.3395gydF4y2Ba

瞬态过程的时间:1.7193秒gydF4y2Ba

下限(是的):0.8934gydF4y2Ba

上限(是的):1.0593gydF4y2Ba

价值上升%:7.5608。gydF4y2Ba

偏离下限(是的):0gydF4y2Ba

最大振幅(峰值):1.0593gydF4y2Ba

瞬态过程的图形扰动对应的转移函数eq8和eq9有以下指标:gydF4y2Ba

模拟器的研究为其他变异的调优监管机构表明,这些是没有比这些更好的质量指标,因为整个行动和谐进行了研究。有一个建立在静态系统错误。瞬态过程的时间——2 s可以影响质量的维持GD的旋转速度和频率电路替代当前的。轴的轴带发电机与强烈的GD。这就是为什么任何操作系统扰动会作用于船舶动力发电站的运行条件。gydF4y2Ba

代表系统动力学的特异性传递函数的形式,在状态空间方程,在模型中0和波兰人、频率特性和其他人来说,定义了建模方法,合成时间和调节方法。gydF4y2Ba

改善系统的动态特性,我们使用调节器。gydF4y2Ba

我们注意到的控制工具MATLAB中我们可以使用pid功能。函数的语法:gydF4y2Ba

C = pid (Kp、Ki Kd, Tf)gydF4y2Ba

其中TgydF4y2Ba_fgydF4y2Ba——时间常数非周期元素的过滤器。调节器的传递函数模型与平行结构是:gydF4y2Ba

eq10gydF4y2Ba

在选择优化参数,我们提醒,Kp的增加减少了误差建立了政权,也减少了在相位和振幅稳定裕度,这就是为什么会发生振荡。Ki积分系数的引入有利于减少到零的静态误差建立政权由于传递系数的增加与减少低频相位稳定性。微分组件kd的增加也会增加高频率的传递系数。由于瞬态过程改善的方面。Tf的选择限制高频噪声对控制系统的作用。如果我们返回系统gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba和传输函数(eq3 - eq5),我们有监管机构阻止C (s)。在研究系统的特性,我们认为KgydF4y2Ba_pgydF4y2BaK = 1,gydF4y2Ba_我gydF4y2Ba= 0 KgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba= 0。这种情况已经排除了监管机构影响的调优参数。让我们研究的可能改进质量选择优化的PID调节器参数。gydF4y2Ba

让我们首先考虑KgydF4y2Ba_pgydF4y2Ba= 20。我们有阻尼振荡的政权。建模是sah794.m完成文件。接下来,我们考虑KgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba= 0.3和KgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba= 1.2和瞬态过程改进(gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba)。与操作员stepinfo(ωt)的瞬态过程评价指标模型代表上层图形(gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba),我们有以下:gydF4y2Ba

我们获得的转移功能关闭-循环系统与PID调节器。gydF4y2Ba

eq11gydF4y2Ba

eq12gydF4y2Ba

eq13gydF4y2Ba

这些表达式的正确值是:gydF4y2Ba

λgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba= - 62.8704;λgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba= -175651;λgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba= -1.4394;λgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba= -0.0150gydF4y2Ba

在MATLAB的互动机制,我们有一个类似于一个在eq11 eq13,以下值的系数:KgydF4y2Ba_pgydF4y2BaK = 16.4837,gydF4y2Ba_我gydF4y2Ba= 12.2345和KgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba= 0.72045。对于造型我们使用pidtool函数。gydF4y2Ba

最后,让我们研究系统与PID调节器的反应同时行动的扰动gydF4y2Ba_dgydF4y2Ba和PgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba。为此我们认为矩形形式为轴带发电机和复杂的信号形式对扭矩信号。在gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba,我们代表了旋转速度ω(t)的柴油轴(图的上部),根据输入信号r (t), MgydF4y2Ba_dgydF4y2BaP (t)gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba(t)在较低的部分。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

从图形,证明系统的质量指标与PID调节器比静态的系统。我们有一个很好的稳定的轴带发电机的转速,因此生成的电能质量在船上网络。造型使用MATLAB工具允许我们简单精确的解决方案,以减少时间参数优化,使决策的定量评价。模拟器的模拟结果可以确认通过引入数值参数从一个控制中心,结果在屏幕上。学习时的角色造型复杂的船舶技术设备和开发水平的提高非常重要。gydF4y2Ba

本文通过参数调优的一个例子,我们已经表明,模拟器可以提高控制系统的决策。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

1. Bouceguine V p的可能性提高柴油机的调速自动化系统充满活力与轴带发电机安装限制制度/ V。p . Bouceguine i . p . fia / /海运开发/红色。注:Emelianova。-Spb:科学,2003。(俄罗斯)gydF4y2Ba
2. 科洛夫诉我准备与simulators.V船舶机械技术人员。科洛夫,a . g . Tarani。-Novorosisk:首先Ouchakov, 2011年。-第2部分- 308 p。(俄罗斯)。gydF4y2Ba