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随着钢铁、焦化、养殖等产业的发展,我国每年都会有大量的可燃气体直接排空,其蕴涵的能量相当于全国发电量的10%,这些可燃气体不仅浪费于无形,而且造成严重的环境和安全问题。因此开发与利用这些可燃气体,对于缓解我国目前的能源紧张状况,改善生态环境,保障安全生产,保证未来国民经济的发展具有重要意义。
本项研究来源于胜利油田胜利动力机械有限公司的协议研究课题“燃气机电子控制系统”,课题旨在实现对大型燃气机控制系统由模拟控制向数字控制及从试验到实用的转化,本文选择了其中的子课题“燃气机电子调速系统的智能控制”作为主要研究方向,研究内容主要是模糊智能控制系统的仿真试验研究和系统的软硬件实现。为了改善燃气机调速系统在运行过程中的稳定性和动态响应特性,在传统控制方法的基础上,引入了模糊逻辑智能控制,提出并设计了一个具有智能控制特点的模糊PID调速控制系统。本项研究的特点是使用MATLAB/Simulink工作环境和模糊工具箱作为仿真开发系统,建立了实用的Simulink仿真模型,最后将仿真验证的算法应用到验证电路设计中。
为了进行燃气机模糊PID智能算法研究,本文首先从分析燃气机的机械动力学入手,建立了燃气机的数学模型(第三章);在此基础上,建立了燃气机转速控制数字仿真系统,用于控制算法的仿真模拟和参数调整验证(第四章);提出了基于多因子多分区模糊PID控制以及提出基于重复控制补偿的模糊PID智能控制算法(第五章);在对模糊智能控制算法仿真验证的基础上,进行了系统的硬件设计和软件编程,选用了美国TI公司推出的工业级控制芯片DSPTMS320F2812作为系统的控制核心(第六章);最后进行了试验与分析,用模拟调速器获得了初始PID参数,在此基础上,对系统进行速度控制,并对调节特性进行了分析和数字控制仿真。分析结果表明,与模拟控制器相比,本文设计的智能控制数字调速算法超调量较小、调整时间短,响应快捷,能够很好地跟踪系统响应。本设计也为提高燃气机的燃气经济性和恒转速运行提供了一种较好的解决方案。