【揭秘】什麽是柴油發電機數字調速係統？

柴油發動機調速係統是通過安裝在飛輪殼上的轉速電磁傳感器檢測出轉速的變化，通過電子調速器的控製，由執行器帶動油門拉杆，調節供油量大小，從而實現轉速自動調節的目的。

該調速係統主要由轉速檢測單元、電子調速器單元及執行機構等部分組成。檢測部分主要是由轉速電磁傳感器及飛輪齒圈組成，電磁傳感器從飛輪齒圈測得發動機的轉速，並將其變換成與轉速成正比的脈衝信號輸入給電子調速器，電子調速器將轉速信號與給定轉速信號進行對比，並進行相應的控製運算，再由功率輸出環節驅動執行機構(執行器)，改變供油量大小，自動調節柴油機的轉速，圖1為柴油機調速係統結構方框圖。

1.1轉速電磁傳感器通過檢測發動機飛輪齒數的變化，得到一個與柴油機轉速成正比的交流頻率信號。其感應的交流頻率信號同柴油機轉速、齒數有關。

即：f—Zn／60(1)

式中廠f——輸出電壓頻率

Z——齒輪齒數

n——柴油機轉速

試驗用發動機為德國道依茨F6L912六缸發動機，飛輪齒數130。即若發動機轉速為1500r／rain，可計算出廠為3250Hz。

1.2通過連杆與柴油機油門齒條相連接。當電子調速器的功放環節為其提供足夠電流驅動時，勵磁線圈流過電流對動鐵心產生電磁力，用以克服回位彈簧彈力，使油門打開，改變供油量大小。

二.調速係統數學模型分析

柴油機調速係統實質上是屬於速度控製係統，即速度閉環控製。本文要介紹該閉環控製中各環節的數字模型，並以PID校正為例，利用頻率法對係統穩定性進行了分析，從而研究各種不同參數對係統動態過程品質的影響及最佳參數範圍，為進一步改進設計、優化算法提供可靠依據。

2.1柴油發動機本身具有非線性和開環不穩定性，但其可用一個簡單的一階模型模擬。考慮到柴油機扭矩脈衝響應延遲時間，其傳遞函數可表示為：

2.2執行器執行器是由螺管電磁力和恢複彈簧力構成的彈性質量係統。其傳遞函數可簡化為一個二階環節，見式(4)。

2.3測速環節將磁性傳感器發出的頻率轉換成與轉速成比例的方波脈衝信號。其傳遞函數可看作一比例環節。G(S)=K。

式中K。——測速通道放大係數

2.4係統模型 PID控製作為一種實際生產過程普遍采用的工程控製方法，具有計算量小、實時性強、易於實現等特點，因此，在調速領域被廣泛采用。常規PID傳遞函數為：

三.調速係統各參數對動態過程的影響

從係統模型中可以看出，影響係統動態過程品質主要有兩個方麵：一是調節對象的時間常數T。、r0、Tk的影響，不可調節。二是PID控製時間常數TD、T1、Kp的影響，可調節，對於不同的調節對象可通過調節TD、T1、Kp參數使係統穩定，並得到滿意的過渡過程。

1.柴油機時間常數T。

 時間常數Td是表征柴油機動力裝置的一個主要參數，它對動態過程影響極大。Td減小時，超調量會加大，過渡過程加長。一般在1．5～4s之間。當T。一2～4s時，動態過程基本良好，Td≤1．5s時，發動機易產生振蕩。總之，柴油機時間常數是衡量柴油機可控性的一個重要指標。對於6缸柴油發動機，其Td值一般在3s左右。

2.執行器時間常數Tk

 執行器時間常數Tk是執行機構的時滯時間。Tk過大，不僅超調量顯著增大，而且穩定性變差。反之，Tk過小，超調量小但穩定儲備量下降。因此，實際中，確保T值的適中是調節係統品質的重要方麵。

3.延遲時間r。

柴油機延遲時間與柴油機轉速。和氣缸衝程數有關。對於一個指定的柴油機，r0僅與。有關，。減少會使r。加大。柴油機處於低速運轉時係統會失去穩定性。為此，電子調速器為了能在額定工況下穩定運轉，又要保證怠速工況下穩定運轉，通常采取不同的控製參數，以滿足兩種狀態下的穩定運轉。由於以上參數具有時變性和非線性等特點，這就使得無法用準確的校正模型去實現轉速的準確控製。從工程角度出發，對於一階或二階慣性環節，通過對PID參數的調整，就可獲得理想的控製效果。采用的PID為模糊PID及變速積分PID。模糊PID為用模糊數學的方法調整比例係數KP，速積分PID為用分段調整積分係數KZ，達到減少超調量，效果明顯。

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