电站发电柴油机调速系统设计与优化

电力技术的迅速发展使得中压、高压交流电力系统的技术越来越成熟,在船舶工业领域内的应用也越来越广泛。目前,大多数船舶电站的构成由柴油动力发电机、输电线路、变压模块和负载等组成,其中,柴油主机是船舶电站的核心,也是船舶的电力来源。本文研究的重点是船舶电站柴油发电主机的调速系统,首先系统地介绍船舶电站、柴油发电机的原理和数学模型,然后基于PID控制技术对船舶柴油发电机的调速系统进行了优化设计。     

船舶柴油发电机组智能控制及优化

由于传统PID控制在复杂多变系统难以做到精确控制,因此结合PID控制与模糊控制策略应用于发电机组的调速系统与励磁系统,对船舶发电机组实现模糊PID控制。由于模糊控制的控制规则取决于人为主观经验,且模糊控制规则和隶属度函数需要大量实验与经验佐证,采取PSO粒子群算法对模糊PID控制中的隶属度函数进行优化。根据Matlab仿真平台模型搭建及分析,表明PSO粒子群算法优化后的模糊PID控制使得船舶柴油发电机组的调速系统与励磁系统更加优化稳定,具有良好的稳态与动态性能。     

基于Hamilton理论的船舶柴油发电机组控制策略

为验证一种新型控制器在船舶柴油发电机组工况切换和并网发电时的控制效果,通过研究船舶电站系统的非线性数学模型,然后基于Hamilton能量理论,设计柴油发电机组的非线性调速励磁协调控制器,最后设计船舶电站仿真系统对所提方法进行验证。仿真结果表明:Hamilton协调控制器在空载启动、负载突变和并网发电的过程中能更好地保持系统的稳定性,因此,Hamilton协调控制相比于传统的比例积分和微分(Proportion Integral Differential,PID)控制器具有更好的控制效果,具有一定的工程应用价值。     

船舶柴油发电机转速的BP-PID并行控制

针对船舶柴油发电机转速控制问题,结合BP神经网络对非线性系统的高拟合性与经典PID控制的优良性能,形成船舶柴油发电机转速BP-PID并行控制系统。控制系统中BP神经网络控制器与PID控制器相结合,经过神经网络控制器的不断训练学习,控制器获取船舶柴油发电机转速系统的模型,并逐渐地由BP神经网络控制器占主要控制作用,从而达到对系统的实时控制。仿真结果证明了该方法的可行性。     

船舶柴油发电机组的模糊控制及其优化研究

针对船舶柴油发电机组励磁系统非线性、强耦合的特点,设计了励磁系统的模糊PID控制器,该控制器由模糊控制器和PID控制器并联而成,将船舶发电机端电压的偏差及其变化率经模糊化处理后的模糊量作为模糊推理机的输入。由于模糊PID控制器的设计具有较强的主观性,且其隶属度函数对控制器的性能影响较大,因此确定ITAE指标函数最小的目标,针对此目标采用蚁群算法对模糊控制器的隶属度函数进行优化。在Matlab环境下对柴油发动机和发电机的控制进行了仿真,仿真结果表明,蚁群算法优化隶属度函数后的模糊PID控制器使发电机的端电压更加稳定,具有较好的稳态和动态性能。     

船舶柴油发电机转速控制系统设计

电力推进船舶通常采用柴油发电机组作为电力来源,通过电力驱动系统的电机。为了提高电力推进船舶的能源利用率,实现电力推进船舶的经济效益,针对船舶柴油机组的负载特性等进行柴油发电机的转速控制。本文首先建立柴油发电机的数学模型,结合柴发调速系统和PID控制技术,设计针对船舶柴油发电机的转速控制系统,并结合Matlab-Simulink平台进行了转速控制系统的仿真验证。     

船舶发电机组的励磁系统模糊PID控制研究

本文针对励磁系统的经典PID算法需要被控对象的精确模型、在非线性系统中的性能不够理想这一缺点,分析了船舶柴油发电机组的控制。结合模糊控制和经典PID控制,设计同步发电机励磁系统的模糊PID控制器.模糊推理机的输入为船舶发电机端电压的偏差及其变化率经模糊化处理后的模糊量。在Matlab环境下进行仿真,结果表明模糊PID控制器使发电机的端电压更加稳定,具有较好的静态和动态性能。     

基于FPSO的船舶柴油发电机励磁系统控制

针对大功率船舶柴油发电机工况的复杂性、时变性以及非线性等特性,以及船舶运行负载的变化对发电机励磁系统的影响,借鉴粒子群优化算法能够很好地适应复杂系统参数的寻优的特性以及模糊控制对参数优化的精确性,使用粒子群优化算法对控制器的PID参数进行优化,再使用模糊PID算法以误差和误差变化率作为输入,PID参数的增量作为输出对粒子群优化算法优化出来的PID参数进行修正,构成船舶发电机模糊-粒子群优化(FPSO)励磁控制系统控制器。在Matlab/Simuink环境下进行了额定负载、增加50%额定负载和三相故障等工况的仿真实验。实验表明,端电压经过短暂的波动后能够快速的回归稳定,证明该方法能够很好地适应工况的改变。     

船舶柴油发电机组并车建模与分析

在船舶电站的运行过程中,双机甚至是多机组并联运行,是船舶电站的必不可少的组成部分,一般也为船舶电站的主要运行模式。而柴油发电机的并车操作过程是否合理,对船舶能否稳定运行有很大的影响。为探究船舶柴油发电机组并联运行的条件,建立了柴油发电机组的模型、船舶的电力负荷模型以及发电机并网触发控制模型。通过建立仿真模型,采用控制变量法,分析并车瞬间相关物理量的变化,在船舶电站相关电力器件的选型、船舶电站的设计以及船舶电网顺利完成并车操作方面,具有一定的指导与参考意义。     

基于混合蛙跳算法的船舶电力系统励磁控制

随着船舶日益大型化和复杂化,电力系统控制日趋复杂,对船舶电力系统的稳定性和自动化有了更高的要求。本文以船舶发电机为控制对象,首先利用simulink对船舶发电机励磁控制系统进行建模,然后利用混合蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm,SFLA)、权重改进蛙跳算法(weight improved shuffled frog leaping algorithm,WISFLA)和粒子群算法(PSO),分别设计出自动电压调节器(AVR)并通过比较得到最优控制器,最后应用最优励磁控制器对系统进行负载及电力系统故障仿真试验,从而证明改进混合蛙跳算法应用在励磁控制上有很好的效果。     

船舶用电站柴油机调速系统模糊控制算法

传统船舶调速系统的控制算法存在时变性不可控、执行精度差等弊端。为解决上述问题,设计新型船舶用电站柴油机调速系统的模糊控制算法。通过工作状态分析、阻感定量辨别2个步骤,完成船舶用电站柴油机的电感参数计算。在此基础上,通过调速姿态微分方程的建立、微分结果模糊估计、控制流程完善3个步骤,实现新型调速系统模糊控制算法的搭建。对比实验结果表明,与传统控制算法相比,新型船舶用电站柴油机调速系统模糊控制算法的时变可控性明显增强,执行精度最大值可达到85%。     

船舶电站PID参数控制器的研究与设计

对船舶电站的控制是船舶电力控制的核心内容,同时对船舶柴油机的控制能够保证船舶电力系统的稳定性。本文通过分析PID参数控制器的原理,并将其应用于船舶电站柴油机调速系统中,最后通过实验仿真来说明,通过PID控制能够有效的保证系统的稳定性和鲁棒性。     

蚁群优化PID的船舶逆变器控制

船舶逆变器是一种具有强耦合的非线性系统,为了提高船舶逆变器的控制精度,设计了基于蚁群优化PID的船舶逆变器控制方法,首先对当前船舶逆变器控制的研究现状进行分析,找出当前控制方法存在的缺陷,然后建立船舶逆变器的PID控制器数学模型,并采用蚁群算法对PID控制器的参数进行在线整定和优化,最后采用仿真测试对蚁群优化PID的船舶逆变器控制方法进行验证性分析,本文方法获得十分理想的船舶逆变器控制结果,尤其在受到外界干扰时,其船舶逆变器控制优越性更加明显。     

轴带发电机在船舶电力能源系统中的应用

船舶轴带发电机是大型船舶上广泛配置的供电装置,该装置通过船舶主轴驱动。船舶耗油量巨大,为实现能源的高利用率和经济利益,船舶柴油推进主机通常都会配置相应的轴带发电机系统。传统的轴带发电机系统存在着损耗大、噪音污染、不方便保养和无法与整个船舶电网耦合使用等缺点。针对以上缺点,本文提出一种新型船舶轴带发电机系统,该轴带发电系统基于SPWM逆变器控制,在满足整个船舶电力网对发电机的控制需求的同时,实现了船舶柴油发电机组单独稳定运行或者相互耦合运行。     

混合智能控制技术在船舶电站励磁控制中的应用

将混合智能控制技术应用于船舶电站同步发电机励磁控制，通过一种结合自组织学习和BP学习的混合学习算法，学习并调整控制器参数和结构，该算法比通常的BP算法收敛性好，速度快。仿真结果表明，该算法能很好地稳定机端电压。     

基于S7-300PLC和PPU的远洋渔船船舶电站控制系统设计

基于S7-300可编程逻辑控制器(PLC)和船舶电站发电机并车与保护单元(PPU),设计了远洋渔船船舶电站智能化控制系统。以PLC为主站、PPU为从站组成的联合控制核心,采集发电柴油机组以及船舶电网的各项参数,实现输入、输出共享,并根据设置的参数进行智能化指令执行。满足船舶电站自动控制以及安全保护等功能,适应渔船在航行及作业过程中工况多变的特点,从而提高船舶电力网的可靠性、便利性与经济性。     

船舶应急电站输出频率自动控制技术

采用当前方法对船舶应急电站输出频率进行控制,对突发扰动控制效果较差,难以船舶输出频率的精准控制。提出一种基于自抗扰神经元网络的船舶应急电站输出频率自动控制技术方法。通过空间矢量脉宽调制模块将船舶机电电压矢量转换为开关信号,进一步减小预测模型参数误差对船舶机电系统稳定性的影响。引入自抗扰神经元网络对船舶机电一体化控制系统进行自适应训练,得到船舶机电系统外环控制器的适应度函数,以该函数为依据完成对船舶应急电站输出频率自动控制优化。实验仿真证明,所提方法可以对船舶应急电站输出频率控制进行精准预测,能够有效实现输出频率的自动控制。     

一种新型调速方式在船舶电站中的应用

船舶柴油发电机组主要采用两种调速模式,分别为下垂模式及恒频模式。本文利用伍德沃德电子调速器、西门子PLC和DEIF PPU共同组成的船舶电子调速器,介绍了一种新型的船舶电站调速方式,并详细阐述了其硬件组成和软件设计流程。     

发电机励磁系统的仿真研究

本文以船舶柴油发电机为控制对象,应用MATLAB软件对船舶柴油发电机控制进行了建模,对励磁模块进行了设计,发电机励磁系统是具有复励功能的无刷励磁.通过船舶电网带10%的发电机额定负载和50%的发电机额定负载的仿真运行,系统的控制具有良好的效果,从而证明对励磁系统的设计是成功的.     

船舶电站柴油机调速系统H∞控制器的设计

船舶电站频率的稳定性主要取决于柴油机调速系统的转速响应特性,为了抑制负荷的扰动,提高柴油机调速系统的动态精度,本文将H∞控制控制理论应用于柴油机调速系统的设计,将柴油机调速系统的性能要求转化为标H∞控制问题。计算机仿真实验结果表明,用H∞控制理论设计的控制器能有效地提高调速系统精度和抗扰动能力。