發(fā)布時間：2024-04-09 19:10

　　內燃機車柴油機16V240ZA是我國鐵路干線機車主型柴油機，其電子控制技 術的研究即是當前機車柴油機技術領域的前沿課題，也是鐵路列車計算機控制系 統(tǒng)的基礎課題，對實現機車控制計算機基礎部件國產化具有重要意義。 本項研究的目的，在于完成鐵道部“九五”鐵路科技發(fā)展計劃項目——內燃 機車柴油機電子控制系統(tǒng)（98J17）課題，實現對大功率機車柴油機16V240ZA 電控系統(tǒng)從試驗系統(tǒng)到實用系統(tǒng)乃至機車柴油機控制綜合管理系統(tǒng)的轉化，其主 要內容是這一課題中模糊智能控制系統(tǒng)的試驗研究。為了解決機車柴油機在動態(tài) 工況下的PID參數自適應調節(jié)問題，在傳統(tǒng)PID控制的基礎上，引入人工智能 控制（HSIC）和模糊邏輯智能控制（FLC）進行控制器設計，提出并設計了一 個具有智能控制特點和多層結構的模糊PID控制系統(tǒng)。 本項研究的特點是使用MATLAB軟件和模糊控制開發(fā)系統(tǒng)FDS1.0作為開發(fā) 工具，建立了一個實用的開發(fā)研究體系。從系統(tǒng)辯識建模入手，然后建立仿真系 統(tǒng)，對控制算法進行試驗模擬，最后將試驗結果應用到實際控制系統(tǒng)設計中。為 了進行柴油機模糊智能控制系統(tǒng)研究，首先將柴油機動力系統(tǒng)看作...

【文章頁數】：142 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
目錄
第一章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 內燃機車柴油機電控技術國內外研究現狀
    1.3 大功率機車柴油機電控系統(tǒng)的關鍵技術問題
    1.4 模糊控制理論用于柴油機和機車上的國內外研究情況
        1.4.1 智能控制與模糊控制基本理論的應用
        1.4.2 柴油機模糊控制國外的研究情況
        1.4.3 柴油機模糊控制國內的研究情況
    1.5 本文研究目標與應用前景
    1.6 本文工作的主要內容
第二章 模糊智能控制的基本理論與探討
    2.1 模糊邏輯與模糊集合的基本概念
    2.2 模糊控制的基本原理與模糊函數逼近
        2.2.1 智能控制理論的本質
        2.2.2 模糊控制的基本原理
    2.3 用論域的壓縮與平移來提高模糊控制器精度的改進算法
        2.3.1 改進算法的基本思想與特征量的選擇
        2.3.2 論域壓縮平移算法與模糊查表
        2.3.3 對稱與非對稱性論域的縮放與平移
        2.3.4 仿真結果
        2.3.5 結論
    2.4 確定模糊控制最少推理規(guī)則數量的原則[73]

        2.4.1 問題的提出
        2.4.2 確定推理規(guī)則最少數量的原則
        2.4.3 柴油機模糊PID參數調節(jié)器推理規(guī)則的三維模型
第三章 機車大功率柴油機系統(tǒng)辯識與試驗建模
    3.1 柴油機控制的特點及建立數學模型的意義
    3.2 應用時域變周期采樣的柴油機試驗建模^[97]

        3.2.1 柴油機閉環(huán)條件下的可辨識性分析
        3.2.2 閉環(huán)條件下的辨識算法
        3.2.3 基于曲軸角度域的時域變周期采樣
        3.2.4 工程應用實例和辨識試驗結果
    3.3 柴油機偽隨機信號在線辯識方法的探討
    3.4 結論
第四章 柴油機控制系統(tǒng)數學模型與仿真系統(tǒng)的研究
    4.1 MATLAB語言和開發(fā)環(huán)境簡介
    4.2 柴油機轉速控制系統(tǒng)基本數學模型
    4.3 基于MATLAB/SIMULINK的數字控制器模型^[100]

        4.3.1 帶有燃燒過程模型的發(fā)動機調速系統(tǒng)原型
        4.3.2 Z6135柴油機轉速控制數字調速器仿真系統(tǒng)原型設計
        4.3.3 16V240ZA柴油機轉速控制數字仿真系統(tǒng)原型設計
        4.3.4 仿真結果
    4.4 結論
第五章 機車柴油機模糊PID轉速控制系統(tǒng)的研究
    5.1 柴油機自適應轉數控制系統(tǒng)數學模型
        5.1.1 自適應控制調速系統(tǒng)的特點
        5.1.2 數字式電子調速器控制模塊的結構分析
    5.2 PID參數自校正的意義與變增益調度
    5.3 基于軟件查表法的柴油機模糊自校正PID控制器^[108]

        5.3.1 柴油機模糊自校正PID控制器
        5.3.2 模糊推理算法與模糊規(guī)則表
        5.3.3 PID的參數調整與模糊推理模塊
    5.4 柴油機模糊智能控制器和改進算法^[109]

        5.4.1 問題的提出
        5.4.2 模糊微控制器(Fuzzy-MCU)的MCU多主結構
        5.4.3 模糊控制改進算法與4I30結構
        5.4.4 模糊智能控制器的軟件結構
        5.4.5 試驗結果分析
    5.5 自適應網絡模糊推論系統(tǒng)(ANFIS)的應用研究
        5.5.1 在柴油機模糊控制器設計中的實際應用研究
        5.5.2 問題討論
    5.6 結論
第六章 柴油機電子調速系統(tǒng)硬、軟件設計與分析
    6.1 轉速和位置反饋信號的測量
        6.1.1 瞬時轉速與平均轉速測量
        6.1.2 齒條位置反饋信號的改進
    6.2 串級回路變周期采樣控制原理^[97]

        6.2.1 采樣和控制周期的確定原則
        6.2.2 定周期控制周期的計算
        6.2.3 串級回路變周期采樣控制原理
    6.3 “滯后率”的概念及其應用
    6.4 柴油機智能控制系統(tǒng)的硬件設計
        6.4.1 控制方案選擇
        6.4.2 控制器硬件的功能模塊設計
    6.5 智能控制系統(tǒng)模糊控制軟件模塊設計
        6.5.1 模糊控制軟件模塊
        6.5.2 輔助頁面法在模糊軟件編程中的應用
        6.5.3 模糊軟件編程中的計算機輔助設計
    6.6 微控制器軟件設計新方法的探討
    6.7 結論
第七章 內燃機車大功率柴油機電控系統(tǒng)試驗研究^[6]

    7.1 實車配機試驗
        7.1.1 試驗條件與試驗臺
        7.1.2 調速系統(tǒng)的離線調試
        7.1.3 柴油機模擬板在調試中的應用
        7.1.4 實車配機試驗和結果分析
    7.2 仿真試驗與分析
        7.2.1 仿真試驗目的和主要內容
        7.2.2 模糊控制器仿真試驗
        7.2.3 PID控制器仿真試驗
        7.2.4 仿真試驗結果分析
    7.3 柴油機電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性分析
        7.3.1 調試中若干重要問題的討論
        7.3.2 硬件抗干擾和可靠性措施研究
    7.4 試驗結果與結論
第八章 結論
參考文獻
作者在攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文
創(chuàng)新點摘要
致謝
附錄Ⅰ 模糊PID參數整定表
附錄Ⅱ 試驗現場等照片



本文編號：3949519

boshi