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介绍柴油发电机组调速方法
1面向Simulink数字调速系统框图
在建立了柴油发电机组调速系统的各模型后,就可用MATLAB的Simulink工具建立基于常规PID控制,变速积分PID控制,不完全微分PID控制和模糊PID控制的调速系统框图。
1.1常规PID控制
首先看常规PID控制,下面是它的系统仿真框图,这是常规采用的PID控制系统图,通过对真实控制系统绘制仿真框图,观察采用常规PID控制效果。
1.2不完全微分PID控制
下面是不完全微分PID控制系统仿真框图,图2不完全微分PID控制系统仿真框图这是在常规PID基础上进行了不完全微分,这是用来改善它的控制功能,取得更好的控制效果。
1.3变速度积分PID控制
下面是变速度积分PID控制系统仿真框图。
1.4模糊PID控制
自适应模糊PID控制是将自适应控制的思想和常规PID控制器结合,吸收了自适应控制和常规PID控制的优点。首先它具备自适应能力,能够自动识辨被控过程参数、怀化本地自动整定控制参数,能够适应被控过程模型参数的变化;其次它又具有常规PID控制器结构简单、怀化本地鲁棒性强、怀化本地可靠性高的优点。这使得自适应PID控制成为过程控制中一种较为理想的控制方法。
如果用模糊控制箱设计出模糊控制器,再在Simulink中建立系统仿真模型,把模糊控制器模块和我们设计的FIS结构连接起来,就可以对它进行仿真研究了,系统仿真框图的建立关键是对PID三个参数Kp,Ki,Kd的整定,这必须考虑到不同时刻三个参数的相互作用和它们之间的关系。
下面从系统的稳定性、怀化本地响应速度、怀化本地超调量和稳态精度等各方面来考虑Kp,Ki,Kd的作用,建立模糊规则表。
(1)比例系数Kp的作用是加快系统的响应速度,提高系统的调节精度。Kp越大,系统的响应速度越快,系统的调节精度越高,但容易产生超调,可能会导致系统不稳定。Kp取值过小,会降低调节精度,使响应速度变慢,延长调节时间,使系统动态和静态特征变坏。
(2)积分作用系数Ki的作用是消除系统的稳态误差。Ki越大,系统的静态误差消除越快,但Ki过大,在响应过程的初期会产生积分饱和现象,从而引起响应过程的较大超调。但Ki过小会使系统的静态误差难以消除,影响系统的调节精度。
(3)微分的作用系数Kd的作用是改善系统的动态特征,其主要作用是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化,对偏差变化进行提前预报。但Kd过大,会使响应过程提前制动,延长了调节时间,而且会降低系统的抗干扰性能。下面是进行模糊控制PID控制的系统仿真框图。
2对系统进行仿真研究
建立了系统的仿真框图后,就可以对系统进行仿真研究,就可以比较采用常规PID控制和变积分PID控制,不完全微分PID控制,模糊自适应PID控制的比较,并具体分析我们采用的模糊控制系统仿真框图自适应控制时的仿真效果。对系统进行仿真有助于我们对柴油发电机组调速系统的快速理解,并初步地分析出我们需要的控制参数,对系统的研究有积极作用。
系统仿真图通过MATLAB中的模糊控制箱实现,同时根据自己控制系统的具体特点和要求来建立的,基本可以反应控制系统的基本情况,可以起到很好的仿真模拟作用。
首先,比较常规PID控制和变积分PID控制,变速积分PID通过改变积分项的累加速度,使得它和偏差大小相适应,偏差大的时候,积分慢;偏差小时,积分快,这就可以减少超调,同时更好地消除静差。
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柴油发电机曲轴的主要损伤
曲轴的主要损伤是轴劲磨损、怀化附近曲轴裂纹和断裂。
裂纹从油孔处产生,沿与轴线成45°~55°方向发展,造成主轴劲与连杆劲断裂;裂纹由圆角处产生,向曲柄臂发展造成曲柄臂断裂,常发生在曲轴全长2/3的部位上。除上述以外,曲柄还会产生弯曲和扭曲变形。
二、怀化附近曲轴的检查和修理
1.用磁力探伤器检查曲轴是否有裂纹和损伤
经磁力探伤器检查,曲轴油下列情况就不能继续使用:
1)在曲轴的圆角处或图2-72所示的应去有损伤。
2)在45°的交叉线跨越油孔处或进入有孔的倒角处有裂纹或损伤。
3)出现长达6mm以上的裂纹。
4)在一个轴劲上有多余4处以上的裂纹。
表层下部的显示欠款如图2-73所示,若有下列欠款曲轴就不能使用。
1)在曲轴圆角处或在图2-73的阴影区域内有圆周方向的裂纹与损坏。
2)在圆周方向有长达25mm以上的裂纹。
3)在轴线方向有长达9.5mm的裂纹。
4)有在离有孔倒角距离近于1.5mm的裂纹。
5)有45°的交叉线跨越油孔的裂纹。
请注意:经磁力探伤的曲轴,必须完全地退磁和池底地清洗,才能使用。
2.曲轴磨损部位的测量
1)测量曲轴主轴轴颈和连杆轴颈的圆度误差和圆柱误差。如果圆度误差大于0.05mm或圆柱度误差大于0.013mm,则需要磨削曲轴轴颈。
3.曲轴弯曲度的测量
曲轴弯曲度是指:当曲轴用其两端轴劲支撑时,在中间主轴劲所测得的千分表总读数的一半就是弯曲度或全长的不同心度。
轴颈的跳动量是指:当主轴劲沿着一个共同的轴线转动时,一个主轴机的千分表总读数和另一个相邻的轴颈的千分表总读数之间的差值,即为相邻轴颈的跳动量。
弯曲量得测量:将曲轴的两端轴颈支撑在V形铁上,如图2-76所示,将千分表的量杆放在轴颈中心线处,并使触头触到被测轴劲,转动曲轴,测量每个轴颈,并作记录,把所测中间主轴劲的千分表读数除以2,即为弯曲度。曲轴 弯曲度:K38型柴油机为0.267mm;K50型柴油机为0.356mm。
4.曲轴的修理
1)清洗曲轴中的油道。其方法是:卸下所有孔塞;用一根钎子和擦布及清洗溶液清洗所以曲轴中的油道;用清洁的SAE20或30W号机油润滑油孔,装回孔塞。
2)曲轴轴颈磨损后,可用磨削方法修理。
磨曲轴时,在曲轴前端的曲臂上打记号以标明需安装的主轴瓦或连杆轴瓦的准确尺寸,在后端的曲柄臂上打上需装加厚止推环的尺寸和位置。
在磨削曲轴前,检查它的弯曲度是否在规定的范围内,如果不在规定的范围内,就必须报废。对不进行圆角出来的曲轴,则可以进行较直。
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