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介紹柴油發(fā)電機組調(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。 ?。保背Ｒ?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。 １．３變速度積分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、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。下面是進行模糊控制PID控制的系統(tǒng)仿真框圖。 ２對系統(tǒng)進行仿真研究 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)進行仿真有助于我們對柴油發(fā)電機組調(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)控制的仿真進行分析。這些都是基于前面建立的柴油發(fā)電機的系統(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。
柴油機故障如何分類？ 柴油機故障可從以下不同方面進行分類： （1）按故障的性質(zhì)分類 柴油機故障按其性質(zhì)，可分為本質(zhì)故障、誤用故障和從屬故障三類。 1）本質(zhì)故障。在規(guī)定使用條件下，由于柴油機及其零部件本身固有的因素或缺陷而引起的故障稱為本質(zhì)故障，如柴油機連桿斷裂等。 2）誤用故障。不按規(guī)定條件使用或由于外界因素而引起的故障稱為誤用故障，如因機油油量不足引起燒瓦等。 3）從屬故障。某一故障所引起的派生故障稱為從屬故障，也成為相關(guān)故障，如連桿螺釘斷裂引起的機體裂紋等。 （2）按故障的嚴(yán)重程度 柴油機故障按其嚴(yán)重程度和造成的危害，可分為致命故障、嚴(yán)重故障、一般故障和輕度故障四類。 1）致命故障。凡造成重要零件報廢、導(dǎo)致人身傷亡或造成重大經(jīng)濟損失的故障稱為致命故障，也稱為危險性故障，如連桿螺栓斷裂、機體破裂等。這類故障屬一類故障。 2）嚴(yán)重故障。凡柴油機主要性能指標(biāo)超過限值，主要零件損壞需解體才能排除的故障稱為嚴(yán)重故障，如柴油機油耗過高、活塞環(huán)斷裂等。這類故障數(shù)二類故障。 3）一般故障。凡柴油機需停機檢修，需要更換非主要部件，用隨機工具即可排除的故障稱為一般故障，如三漏（漏氣、漏油、漏水）、蓋板損壞等。這類故障屬三類故障。 4）輕度故障。凡一般不導(dǎo)致柴油機停機，不需要更換零件，用隨機工具在短時間內(nèi)即可排除的故障稱為輕度故障。如柴油機密封部位滲漏、蓋板螺釘松動等。這類故障屬四類故障。 （3）按故障出現(xiàn)時間的快慢分類 柴油機故障按其出現(xiàn)時間的快慢，可分為突發(fā)性故障和漸發(fā)性故障兩類。 1）突發(fā)性故障。這種故障在短時間內(nèi)突然發(fā)生，不能靠早期診斷來預(yù)測，如連桿螺栓斷、氣門彈簧斷裂等。 2）漸發(fā)性故障。這種故障的發(fā)生有一個漸變的過程，可以通過早期診斷進行預(yù)測，如缸套磨損、氣門漏氣等。 （4）按故障發(fā)生的部位分類 柴油機故障按其發(fā)生部位，可分為整體性故障和零部件故障兩類。 1）整體性故障。也稱為綜合性故障，影響整機性能，如起動困難、功率不足、飛車、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)、壓力異常、溫度異常、聲音異常、振動異常、突然停車等，其原因是綜合性的。 2）零部件故障。是指某一零件所發(fā)生的故障，如齒輪斷裂、水泵泵量過小等。 （5）按故障的原因和現(xiàn)象分類 柴油機故障按其原因和現(xiàn)象，可分為磨損性故障、錯用性故障和薄弱性故障三類。 1）磨損性故障。由于摩擦副磨損過大而造成的故障稱為磨損性故障。這種故障是正常使用條件下，正常磨損過程中可以預(yù)料的故障，如活塞環(huán)過度磨損，造成嚴(yán)重漏氣、功率不足等。這類故障一般不會造成嚴(yán)重后果。 2）錯用性故障。在實際使用條件下，產(chǎn)生的載荷超過了原設(shè)計能力所造成的故障稱為錯用性故障，如超負荷使用致使柴油機冒黑煙、軸系斷裂等。 3）薄弱性故障。在實際使用條件下，產(chǎn)生的載荷未超過設(shè)計能力，只是設(shè)計失誤造成薄弱環(huán)節(jié)，導(dǎo)致零部件喪失工作能力的故障稱為薄弱性故障。這類故障多發(fā)生在新開發(fā)機型上。一般表現(xiàn)為零件破損、軸系及支架斷裂等。 （6）按故障后果的性質(zhì)分類，以可靠性為中心的維修指導(dǎo)思想認為，故障后果比故障頻率更為重要，故障后果可以影響重要機件發(fā)揮正常的功能，可以造成更換故障件的費用支出，可以損壞整個系統(tǒng)設(shè)備，甚至造成人員傷亡。因此，故障后果決定了維修工作的先后次序和及時提出修改機件設(shè)計的建議。故障后果按性質(zhì)可分為四類： 1）性故障后果。這類故障能造成機毀人亡，需采用維修方式，使故障風(fēng)險率減少到可以接受的水平；否則，有關(guān)機件項目就要重新設(shè)計。 2）使用性故障后果。這類故障能干擾使用計劃，會因該機件工作能力的下降，造成其他間接的經(jīng)濟損失（例如使用中經(jīng)濟性下降等）。在費用效果分析的基礎(chǔ)上，可采取維修的方式來解決這些問題。 3）非使用性故障后果。這類故障的后果對使用沒有直接的不利影響。例如采用冗余度設(shè)計的裝置，其中一個裝置出現(xiàn)故障后，只需在方便時更換或修理。因此，非使用性后果可采用事后維修方式。 4）隱蔽性故障后果。這類故障后果一般不會產(chǎn)生直接的不利影響。但是，當(dāng)具有隱蔽性故障后果的計件與另一個或幾個計件的故障相關(guān)時，如果 個機件的功能故障由于隱蔽原因未被發(fā)現(xiàn)，以致第二個機件又發(fā)生故障，從而造成多重故障，則將導(dǎo)致危險性故障，必須采取維護的方式減少這種風(fēng)險的因素。
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