船舶电站模糊自定PID控制器设计与仿真

摘要

船舶电站的控制是船舶电力系统控制的基础,在船舶电力系统控制方面,由于船舶柴油发电机组的控制特性决定了船舶电力系统的静态与动态特性,因此船舶柴油发电机组的控制就成为了船舶电力系统控制的重要内容。
　　 本文主要针对船舶电站控制中的柴油机调速系统、同步发电机调压系统与柴油发电机组系统的控制等关键问题进行了研究。首先对船舶电站中的柴油机调速系统、同步发电机调压系统与柴油发电机组系统进行了分析,建立了相应的数学模型,并利用MATIAB中的SIMULINK模块对被控对象进行了仿真分析。然后研究了PID控制理论和模糊逻辑控制理论,对这两种控制理论进行了优势互补,提出了模糊自整定PID控制方法。结合本文研究的船舶电站系统的特性,将模糊自整定PID控制应用到船舶电站柴油发电机组的控制系统方案中。并分别设计了模糊自整定PID的调速控制器、同步发电机调压控制器和柴油发电机组的控制器,在此基础之上,利用SIMULINK做了大量的仿真对比测试,分析了传统PID控制器、模糊控制器、模糊+I控制器、模糊PID双模控制器与模糊自整定PID控制器的控制效果。仿真结果表明,在船舶电站系统中引入模糊自整定PID控制器,不仅可提高船舶电站的供电品质与可靠性,还可以改善船舶电站的抗干扰能力。
　　 最后,考虑到船舶电站系统中负载变化的频繁性与快速性,会致使船舶电压的不稳定、电网频率的波动等情况,从而严重的影响了船舶的安全运行,针对这种情况有必要对负载的扰动进行补偿来抑制对船舶电站的干扰。本文采用了具有扰动前馈补偿控制的方法来提高船舶电力系统的综合性能。通过对模糊逻辑控制与神经网络控制的研究,将两种控制方法有机的结合起来,设计了模糊神经网络控制器FNN,并将其应用到船舶电站系统模型中来实现对负载扰动的前馈补偿。通过仿真实验验证了这种控制方法能提高船舶电站对动态干扰的补偿性能。