國內(nèi)外柴油發(fā)電機(jī)組自動化控制技術(shù)的現(xiàn)狀如何 一、引言 用今天的眼光看，柴油發(fā)電機(jī)組自動化控制的水平，國內(nèi)國外已經(jīng)不存在很大的差別，經(jīng)過國內(nèi)從事柴油發(fā)電機(jī)組控制的科研人員多年不懈地努力，我們今天終于可以挺直腰桿，自豪地講，我們己經(jīng)看到了世界先進(jìn)水平，我們正在追趕世界先進(jìn)水平， 我們將要趕上世界先進(jìn)水平。那么，我們在哪些方面做出了進(jìn)步?在那些領(lǐng)域還存在不足呢?回顧國內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)組自動化控制的成長經(jīng)歷，分析中國電信的發(fā)展對發(fā)電機(jī)組自動化控制的推動，比較國內(nèi)外同行業(yè)的差距，緊跟國際自動化控制先進(jìn)模式的步伐;我們沿著這條主線做一淺析，希望能能起到拋磚引玉的作用，對業(yè)內(nèi)同行帶來一定的啟發(fā)。 二、回顧發(fā)展歷程，分析國內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)組自動化控制現(xiàn)狀 回顧國內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)組自動化控制的發(fā)展，大概可以劃分為四個階段: 1、以時間繼電器和中間繼電器為主構(gòu)成的自動化控制系統(tǒng)，這種模式當(dāng)時在同行業(yè)中非常普遍，而且也以相當(dāng)?shù)呐客断蚴袌?，突出的弱點是功能簡單、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)調(diào)試?yán)щy、可靠性差，終沒有得到用戶的認(rèn)可。 2、用分離電子元器件組成延時電路和邏輯判斷電路來實現(xiàn)的自動化系統(tǒng)，這種模式相對于 種模式，有了很大的進(jìn)步， 如果精心設(shè)計，提高工藝水平，應(yīng)該能取得很好的效果。但是，在那個企業(yè)大而全的年代，每個企業(yè)各自為戰(zhàn)，造成批量小、工藝落后、質(zhì)量無法保證，所以這個階段延續(xù)時間也較短。 3、隨著改革開放，國外各種新鮮器件紛紛出現(xiàn)在國人面前，PLC(可編程序控制器)以性能穩(wěn)定、方便靈活的優(yōu)勢迅速成為機(jī)組自動化控制領(lǐng)域的主力，時至今日仍有企業(yè)在應(yīng)用。這種模式的優(yōu)點相對于前兩種較為明顯，但也逐步顯露出一些缺陷，如:外圍電路復(fù)雜，需配置轉(zhuǎn)速、電壓等判斷電路及供電電源、端口擴(kuò)展繼電器等器件;造價相對較高(帶AD轉(zhuǎn)換的PLC動輒上萬元)。PLC是很可靠的，但它畢竟不是專門為我們這個行業(yè)而設(shè)計的，所以以 PLC為核心構(gòu)成的柴油發(fā)電機(jī)組自動化控制系統(tǒng)注定是一個匆匆的過客，隨著技術(shù)的飛速發(fā)展很快失去了優(yōu)勢。 4、控制系統(tǒng)功能模塊化思路的出現(xiàn)，徹底解決了困擾發(fā)電機(jī)組控制領(lǐng)域的難題，這即是以專用控制器為核心構(gòu)成的自動化系統(tǒng)，這些專用控制器為發(fā)電機(jī)組量身打造，集多種功能于一身，甩掉了復(fù)雜的外圍電路，使自動化控制系統(tǒng)一下子變得簡單了。 這些專用控制器大多采用了先進(jìn)的微處理器及控制技術(shù)，可靠性和環(huán)境適應(yīng)能力較PLC大大提高，同時，很多參數(shù)可以根據(jù)實際情況而設(shè)定，使用起來非常靈活。 目前，我們已經(jīng)處在第四個階段十余年了，這種模式的生命力，隨著技術(shù)的發(fā)展顯示了越來越強(qiáng)大的生命力，可以說這種控制系統(tǒng)功能模塊化就是柴油發(fā)電機(jī)組自動化控制的現(xiàn)狀。

介紹柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速方法 １面向Simulink數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)框圖 　　在建立了柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的各模型后，就可用MATLAB的Simulink工具建立基于常規(guī)PID控制，變速積分PID控制，不完全微分PID控制和模糊PID控制的調(diào)速系統(tǒng)框圖。 　　１．１常規(guī)PID控制 　　首先看常規(guī)PID控制，下面是它的系統(tǒng)仿真框圖，這是常規(guī)采用的PID控制系統(tǒng)圖，通過對真實控制系統(tǒng)繪制仿真框圖，觀察采用常規(guī)PID控制效果。 　?。保膊煌耆⒎諴ID控制 　　下面是不完全微分PID控制系統(tǒng)仿真框圖,圖２不完全微分PID控制系統(tǒng)仿真框圖這是在常規(guī)PID基礎(chǔ)上進(jìn)行了不完全微分，這是用來改善它的控制功能，取得更好的控制效果。 　?。保匙兯俣确e分PID控制　 　　下面是變速度積分PID控制系統(tǒng)仿真框圖。 　?。保茨：齈ID控制　 　　自適應(yīng)模糊PID控制是將自適應(yīng)控制的思想和常規(guī)PID控制器結(jié)合，吸收了自適應(yīng)控制和常規(guī)PID控制的優(yōu)點。首先它具備自適應(yīng)能力，能夠自動識辨被控過程參數(shù)、自動整定控制參數(shù)，能夠適應(yīng)被控過程模型參數(shù)的變化；其次它又具有常規(guī)PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)點。這使得自適應(yīng)PID控制成為過程控制中一種較為理想的控制方法?！?　　如果用模糊控制箱設(shè)計出模糊控制器，再在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立系統(tǒng)仿真模型，把模糊控制器模塊和我們設(shè)計的ＦＩＳ結(jié)構(gòu)連接起來，就可以對它進(jìn)行仿真研究了，系統(tǒng)仿真框圖的建立關(guān)鍵是對ＰＩＤ三個參數(shù)Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ的整定，這必須考慮到不同時刻三個參數(shù)的相互作用和它們之間的關(guān)系。 　　下面從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面來考慮Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ的作用，建立模糊規(guī)則表。 　　（１）比例系數(shù)Ｋｐ的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。Ｋｐ越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高，但容易產(chǎn)生超調(diào)，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。Ｋｐ取值過小，會降低調(diào)節(jié)精度，使響應(yīng)速度變慢，延長調(diào)節(jié)時間，使系統(tǒng)動態(tài)和靜態(tài)特征變壞。 　?。ǎ玻┓e分作用系數(shù)Ｋｉ的作用是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。Ｋｉ越大，系統(tǒng)的靜態(tài)誤差越快，但Ｋｉ過大，在響應(yīng)過程的初期會產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過程的較大超調(diào)。但Ｋｉ過小會使系統(tǒng)的靜態(tài)誤差難以，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。 　?。ǎ常┪⒎值淖饔孟禂?shù)Ｋｄ的作用是改善系統(tǒng)的動態(tài)特征，其主要作用是在響應(yīng)過程中抑制偏差向任何方向的變化，對偏差變化進(jìn)行提前預(yù)報。但Ｋｄ過大，會使響應(yīng)過程提前制動，延長了調(diào)節(jié)時間，而且會降低系統(tǒng)的抗干擾性能。下面是進(jìn)行模糊控制PID控制的系統(tǒng)仿真框圖。 　　２對系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究 　　建立了系統(tǒng)的仿真框圖后，就可以對系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，就可以比較采用常規(guī)PID控制和變積分PID控制，不完全微分PID控制，模糊自適應(yīng)PID控制的比較，并具體分析我們采用的模糊控制系統(tǒng)仿真框圖自適應(yīng)控制時的仿真效果。對系統(tǒng)進(jìn)行仿真有助于我們對柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的快速理解，并初步地分析出我們需要的控制參數(shù)，對系統(tǒng)的研究有積極作用。 　　系統(tǒng)仿真圖通過ＭＡＴＬＡＢ中的模糊控制箱實現(xiàn)，同時根據(jù)自己控制系統(tǒng)的具體特點和要求來建立的，基本可以反應(yīng)控制系統(tǒng)的基本情況，可以起到很好的仿真模擬作用。 　　首先，比較常規(guī)PID控制和變積分PID控制，變速積分PID通過改變積分項的累加速度，使得它和偏差大小相適應(yīng)，偏差大的時候，積分慢；偏差小時，積分快，這就可以減少超調(diào)，同時更好地靜差。 　　下面比較一下常規(guī)PID控制和不完全微分ＰＩＤ控制的區(qū)別。不完全微分就是在PID算法中引入了一個一階慣性環(huán)節(jié)，使得系統(tǒng)性能得到改善，在改善系統(tǒng)動態(tài)特性的時候又盡量減少高頻干擾。 　　 介紹模糊自適應(yīng)控制和常規(guī)PID的比較，并對模糊自適應(yīng)控制的仿真進(jìn)行分析。這些都是基于前面建立的柴油發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)模型的 　　可見模糊PID控制器和常規(guī)PID控制相比，它使得系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)時間減小，曲線更平整，反應(yīng)時間加快了，控制效果明顯更好了。同時模糊PID控制器在控制過程前期具有模糊控制器的特點，而在控制過程后期具有PID調(diào)節(jié)器的所有優(yōu)勢，是一種性能優(yōu)良的控制器，所以在實際使用中可以選用模糊自適應(yīng)控制方法。