基于Fuzzy-PID的船舶主机燃油粘度控制系统设计.pdf

第 38卷 第3期 船 海 工 程 Vo1．38 No．3 2009年 6月 SHIP OCEAN ENGINEERING Jun．2009 基于Fuzzy-PID的船舶主机燃油粘度控制系统设计 王 琪 ，邹俊杰 (南通航运职业技术学院 轮机工程系，江苏 南通 226010) 摘 要：为提高主机燃油的粘度控制，保证船舶动力性能，为燃油粘度控制系统建立相应的数学模型，借 助Matlab模糊逻辑工具箱设计粘度控制器并在 Simulink平台上对该系统进行仿真分析。仿真结果表 明， Fuzzy-PID控制算法的设计极大地改善了系统各项性能 ，是一种有效的控制方法。 关键词：船舶主机 ；燃油系统；粘度控制；Fuzzy-PID 中图分类号：U664．121 文献标志码 ：A 文章编号：1671—7953(2009)03—0099—04 当前，为降低船舶的营运成本，几乎所有的柴 点是能够得到较好的动态响应特性，适应性强，上 油机都在使用重油。为了保证柴油机主机能正常 升时问快，鲁棒性好。当然，模糊控制也有其固有 运行，燃油粘度必须保持在一个合适的范围内。 的缺点，容易受模糊规则有限等级的限制而引起 若燃油粘度超过规定的限度 ，可能会导致燃油系 误差 。文 中设计 了通过 FUZZY推理决策整定 统中某些部件 的损坏和管路接头漏油，同时使燃 PID控制器参数的模糊 PID参数 自整定控制系 油雾化不 良，燃油效率低及柴油机运动件磨损加 统设计控制系数，在线调整 PID控制器参数K。、 剧等 。保持好主机燃油粘度在规定的范围内主要 Ki、Ka的论域范围，从而使控制精度进一步提 采用预先加热的方法来实现 。对 同一种油品可以 高，超调量 明显减小，实现优于常规 PID控制与 根据燃油的粘温特性实施温度控制；但不同品种 普通模糊控制的控制性能。 的燃油，在温度相 同的情况下，其粘度差异甚大 。 1 粘度控制系统的组成及其建模 如果采用温度控制系统，为了控制燃油的最佳喷 射粘度 ，对不同品种的燃油必须重新整定燃油温 1．1 系统组成 度给定值，其工作甚繁。特别对于不同品种的燃 在实船中燃油粘度控制系统主要采用两种类 油混合在一起时更难确定燃油最佳喷射粘度所对 型，一种是实现 PI控制的VAF型，另外一种是 应的温度给定值。所以一般不采用温度控制，而 实现PID控制的NAKAKITA型。按照NAKA— 是直接采用粘度控制，即以燃油粘度作为被控参 KITA型粘度控制系统构建本系统，基本结构组 数，根据燃油粘度的偏差值控制加热器蒸汽调节 成原理见图 1。 阀的开度，使燃油粘度保持恒定值。 由于主机燃油系统是一个非常复杂的瞬变动 态系统，具有高度非线性、时变不确定性、纯滞后 等特点，同时燃油受到环境、人为因素的影响，故 其粘度变化也是随机的，这使得控制系统的过程 参数发生变化，从而引起系统不稳定。应用实践 表明，采用传统的PID控制稳态响应特性较好， 但难以得到满意的动态响应特性 。模糊控制的优 图 1 燃油粘度控制系统组成原理 图 收稿 日期：2008—10—10 该系统主要由加热器、测粘计、温度变送单元 修回日期：2008—12—09 (变送器)、控制箱和调节 阀组成 。燃油粘度 的调 作者简介：王 琪 (1975一)，男，硕士，讲师。