什么是柴油發(fā)電機數(shù)字調速系統(tǒng)？
發(fā)布時間：2023-10-30 點擊：164
柴油發(fā)動機調速系統(tǒng)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制，由執(zhí)行器帶動油門拉桿，調節(jié)供油量大小，從而實現(xiàn)轉速自動調節(jié)的目的。
該調速系統(tǒng)主要由轉速檢測單元、電子調速器單元及執(zhí)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(fā)動機的轉速，并將其變換成與轉速成正比的脈沖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，并進行相應的控制運算，再由功率輸出環(huán)節(jié)驅動執(zhí)行機構(執(zhí)行器)，改變供油量大小，自動調節(jié)柴油機的轉速，圖1為柴油機調速系統(tǒng)結構方框圖。
1.1轉速電磁傳感器通過檢測發(fā)動機飛輪齒數(shù)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(shù)有關。
即：f—zn／60(1)
式中廠f——輸出電壓頻率
z——齒輪齒數(shù)
n——柴油機轉速
試驗用發(fā)動機為德國道依茨f6l912六缸發(fā)動機，飛輪齒數(shù)130。即若發(fā)動機轉速為1500r／rain，可計算出廠為3250hz。
1.2通過連桿與柴油機油門齒條相連接。當電子調速器的功放環(huán)節(jié)為其提供足夠電流驅動時，勵磁線圈流過電流對動鐵心產(chǎn)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.調速系統(tǒng)數(shù)學模型分析
柴油機調速系統(tǒng)實質上是屬于速度控制系統(tǒng)，即速度閉環(huán)控制。本文要介紹該閉環(huán)控制中各環(huán)節(jié)的數(shù)字模型，并以pid校正為例，利用頻率法對系統(tǒng)穩(wěn)定性進行了分析，從而研究各種不同參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)過程品質的影響及最佳參數(shù)范圍，為進一步改進設計、優(yōu)化算法提供可靠依據(jù)。
2.1柴油發(fā)動機本身具有非線性和開環(huán)不穩(wěn)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沖響應延遲時間，其傳遞函數(shù)可表示為：
2.2執(zhí)行器執(zhí)行器是由螺管電磁力和恢復彈簧力構成的彈性質量系統(tǒng)。其傳遞函數(shù)可簡化為一個二階環(huán)節(jié)，見式(4)。
2.3測速環(huán)節(jié)將磁性傳感器發(fā)出的頻率轉換成與轉速成比例的方波脈沖信號。其傳遞函數(shù)可看作一比例環(huán)節(jié)。g(s)=k。
式中k。——測速通道放大系數(shù)
2.4系統(tǒng)模型 pid控制作為一種實際生產(chǎn)過程普遍采用的工程控制方法，具有計算量小、實時性強、易于實現(xiàn)等特點，因此，在調速領域被廣泛采用。常規(guī)pid傳遞函數(shù)為：
三.調速系統(tǒng)各參數(shù)對動態(tài)過程的影響
從系統(tǒng)模型中可以看出，影響系統(tǒng)動態(tài)過程品質主要有兩個方面：一是調節(jié)對象的時間常數(shù)t。、r0、tk的影響，不可調節(jié)。二是pid控制時間常數(shù)td、t1、kp的影響，可調節(jié)，對于不同的調節(jié)對象可通過調節(jié)td、t1、kp參數(shù)使系統(tǒng)穩(wěn)定，并得到滿意的過渡過程。
1.柴油機時間常數(shù)t。
時間常數(shù)td是表征柴油機動力裝置的一個主要參數(shù)，它對動態(tài)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(tài)過程基本良好，td≤1．5s時，發(fā)動機易產(chǎn)生振蕩。總之，柴油機時間常數(shù)是衡量柴油機可控性的一個重要指標。對于6缸柴油發(fā)動機，其td值一般在3s左右。
2.執(zhí)行器時間常數(shù)tk
執(zhí)行器時間常數(shù)tk是執(zhí)行機構的時滯時間。tk過大，不僅超調量顯著增大，而且穩(wěn)定性變差。反之，tk過小，超調量小但穩(wěn)定儲備量下降。因此，實際中，確保t值的適中是調節(jié)系統(tǒng)品質的重要方面。
3.延遲時間r。
柴油機延遲時間與柴油機轉速。和氣缸沖程數(shù)有關。對于一個指定的柴油機，r0僅與。有關，。減少會使r。加大。柴油機處于低速運轉時系統(tǒng)會失去穩(wěn)定性。為此，電子調速器為了能在額定工況下穩(wěn)定運轉，又要保證怠速工況下穩(wěn)定運轉，通常采取不同的控制參數(shù)，以滿足兩種狀態(tài)下的穩(wěn)定運轉。由于以上參數(shù)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(xiàn)轉速的準確控制。從工程角度出發(fā)，對于一階或二階慣性環(huán)節(jié)，通過對pid參數(shù)的調整，就可獲得理想的控制效果。采用的pid為模糊pid及變速積分pid。模糊pid為用模糊數(shù)學的方法調整比例系數(shù)kp，速積分pid為用分段調整積分系數(shù)kz，達到減少超調量，效果明顯。
多維度為您解析重慶康明斯柴油發(fā)電機緣何受到大眾的青睞？
配置柴油發(fā)電機重要性，分享幾個遭受斷電負面影響的行業(yè)
更換康明斯PT燃油泵芯執(zhí)行器的安裝圖解法
100KW靜音發(fā)電機組降噪標準和降噪方法
柴油發(fā)電機組維修的必備工具之一萬用表使用方法
燃油發(fā)電機與風力發(fā)電機的可行性對比
柴油發(fā)電機組在高原和嚴寒下的使用方法
柴油發(fā)電機冷卻系統(tǒng)布置方式
該調速系統(tǒng)主要由轉速檢測單元、電子調速器單元及執(zhí)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(fā)動機的轉速，并將其變換成與轉速成正比的脈沖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，并進行相應的控制運算，再由功率輸出環(huán)節(jié)驅動執(zhí)行機構(執(zhí)行器)，改變供油量大小，自動調節(jié)柴油機的轉速，圖1為柴油機調速系統(tǒng)結構方框圖。
1.1轉速電磁傳感器通過檢測發(fā)動機飛輪齒數(shù)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(shù)有關。
即：f—zn／60(1)
式中廠f——輸出電壓頻率
z——齒輪齒數(shù)
n——柴油機轉速
試驗用發(fā)動機為德國道依茨f6l912六缸發(fā)動機，飛輪齒數(shù)130。即若發(fā)動機轉速為1500r／rain，可計算出廠為3250hz。
1.2通過連桿與柴油機油門齒條相連接。當電子調速器的功放環(huán)節(jié)為其提供足夠電流驅動時，勵磁線圈流過電流對動鐵心產(chǎn)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.調速系統(tǒng)數(shù)學模型分析
柴油機調速系統(tǒng)實質上是屬于速度控制系統(tǒng)，即速度閉環(huán)控制。本文要介紹該閉環(huán)控制中各環(huán)節(jié)的數(shù)字模型，并以pid校正為例，利用頻率法對系統(tǒng)穩(wěn)定性進行了分析，從而研究各種不同參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)過程品質的影響及最佳參數(shù)范圍，為進一步改進設計、優(yōu)化算法提供可靠依據(jù)。
2.1柴油發(fā)動機本身具有非線性和開環(huán)不穩(wěn)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沖響應延遲時間，其傳遞函數(shù)可表示為：
2.2執(zhí)行器執(zhí)行器是由螺管電磁力和恢復彈簧力構成的彈性質量系統(tǒng)。其傳遞函數(shù)可簡化為一個二階環(huán)節(jié)，見式(4)。
2.3測速環(huán)節(jié)將磁性傳感器發(fā)出的頻率轉換成與轉速成比例的方波脈沖信號。其傳遞函數(shù)可看作一比例環(huán)節(jié)。g(s)=k。
式中k。——測速通道放大系數(shù)
2.4系統(tǒng)模型 pid控制作為一種實際生產(chǎn)過程普遍采用的工程控制方法，具有計算量小、實時性強、易于實現(xiàn)等特點，因此，在調速領域被廣泛采用。常規(guī)pid傳遞函數(shù)為：
三.調速系統(tǒng)各參數(shù)對動態(tài)過程的影響
從系統(tǒng)模型中可以看出，影響系統(tǒng)動態(tài)過程品質主要有兩個方面：一是調節(jié)對象的時間常數(shù)t。、r0、tk的影響，不可調節(jié)。二是pid控制時間常數(shù)td、t1、kp的影響，可調節(jié)，對于不同的調節(jié)對象可通過調節(jié)td、t1、kp參數(shù)使系統(tǒng)穩(wěn)定，并得到滿意的過渡過程。
1.柴油機時間常數(shù)t。
時間常數(shù)td是表征柴油機動力裝置的一個主要參數(shù)，它對動態(tài)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(tài)過程基本良好，td≤1．5s時，發(fā)動機易產(chǎn)生振蕩。總之，柴油機時間常數(shù)是衡量柴油機可控性的一個重要指標。對于6缸柴油發(fā)動機，其td值一般在3s左右。
2.執(zhí)行器時間常數(shù)tk
執(zhí)行器時間常數(shù)tk是執(zhí)行機構的時滯時間。tk過大，不僅超調量顯著增大，而且穩(wěn)定性變差。反之，tk過小，超調量小但穩(wěn)定儲備量下降。因此，實際中，確保t值的適中是調節(jié)系統(tǒng)品質的重要方面。
3.延遲時間r。
柴油機延遲時間與柴油機轉速。和氣缸沖程數(shù)有關。對于一個指定的柴油機，r0僅與。有關，。減少會使r。加大。柴油機處于低速運轉時系統(tǒng)會失去穩(wěn)定性。為此，電子調速器為了能在額定工況下穩(wěn)定運轉，又要保證怠速工況下穩(wěn)定運轉，通常采取不同的控制參數(shù)，以滿足兩種狀態(tài)下的穩(wěn)定運轉。由于以上參數(shù)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(xiàn)轉速的準確控制。從工程角度出發(fā)，對于一階或二階慣性環(huán)節(jié)，通過對pid參數(shù)的調整，就可獲得理想的控制效果。采用的pid為模糊pid及變速積分pid。模糊pid為用模糊數(shù)學的方法調整比例系數(shù)kp，速積分pid為用分段調整積分系數(shù)kz，達到減少超調量，效果明顯。
多維度為您解析重慶康明斯柴油發(fā)電機緣何受到大眾的青睞？
配置柴油發(fā)電機重要性，分享幾個遭受斷電負面影響的行業(yè)
更換康明斯PT燃油泵芯執(zhí)行器的安裝圖解法
100KW靜音發(fā)電機組降噪標準和降噪方法
柴油發(fā)電機組維修的必備工具之一萬用表使用方法
燃油發(fā)電機與風力發(fā)電機的可行性對比
柴油發(fā)電機組在高原和嚴寒下的使用方法
柴油發(fā)電機冷卻系統(tǒng)布置方式