[發明專利]一種基于滑模控制的柴油機調速控制方法

在審

• 申請號: 201911098553.4
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110878720A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 徐梓京;袁景淇
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F02D41/14
• 分類號: F02D41/14
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 劉翠

本發明提供了一種基于滑?？刂频牟裼蜋C調速控制方法調速方法。包括：步驟一，建立用于調速控制的柴油機全工況非線性模型，采用實測數據對模型參數進行參數辨識；步驟二，確定反饋線性化環節中相關參數，將步驟一中所建立的柴油機非線性模型轉換為偽線性模型；步驟三，基于步驟二確定的偽線性模型，設計滑?？刂破?；步驟四，調節滑?？刂破鲄担瑢崿F柴油機調速控制。本發明能夠在全工況范圍內完成柴油機調速，具有調節時間短，響應速度快和抗干擾能力強等優點，可為船舶航向航速控制、航跡規劃、動力定位及船舶噴水推進智能矢量控制等提供技術支撐。

技術領域

本發明涉及柴油機調速控制技術領域中一種船舶噴水推進系統的柴油機調速方法，具體地，涉及一種基于滑?？刂频牟裼蜋C調速控制方法。

背景技術

噴水推進技術具有較高的推進效率和操縱性，廣泛應用于各類高性能船舶。船舶噴水推進裝置中多采用柴油機作為動力來源，因此，柴油機調速系統的控制性能對船舶高效、穩定和安全運行具有重要意義。目前在船舶噴水推進系統中柴油機多采用機械調速器，簡單可靠，但是調速控制精度不高。

柴油機運行過程中通常存在未知干擾和不確定性，包括建模誤差、外部干擾和測量噪聲等，導致控制系統性能下降甚至失穩。反饋線性化是一種逆系統方法，通過將狀態變量以非線性形式反饋到輸入的方式，是實現非線性模型線性化的一種方法，具有保留高階非線性、全局適用、線性化精確等優點，從而可利用線性滑模控制方法設計柴油機調速控制器。

對現有技術的檢索發現：

1、申請號為：201410117081.3，申請日為：2014-3-27，公開了《一種船舶雙燃料發動機調速系統及調速方法》，采用轉速閉環計算發動機每循環所需的當量燃料噴射量，再查詢燃油燃氣分配比MAP圖分配給燃油和燃氣，最后控制器控制供油量調整執行器和燃氣噴射執行器實現給定燃油量和燃氣量噴射，該發明需要配備大量的輔助傳感器如進氣管溫度壓力傳感器，上止點位置傳感器，排氣管溫度壓力傳感器等，實施難度大。

2、申請號為：201210183885.4，申請日為：2012-11-21，公開了《基于強化學習PID控制器的柴油機電子調速方法》，通過實時評估和更新PID參數，實現了柴油機調速控制，但強化學習收斂速度慢，且由于缺少機理模型，控制器設計易受樣本數據干擾，并不適用于工程應用。

經過對現有文獻檢索后發現：

李俊舟等在《微電腦應用》(2017年05期第33卷)提到了一種基于反饋線性化的柴油機PID控制策略，與常規PID及機械調速器相比，具有響應速度快，超調量小等優點，然而PID控制算法魯棒性較差，對實際船舶運行中的低頻高頻噪聲的抗干擾能力較差，在一定程度上影響了柴油機轉速控制效果。

綜上所述，到目前為止，使用反饋線性化與滑模控制器相結合的柴油機調速方法未見報道，上述檢索到的間接相關研究成果，均不適用于全工況下柴油機的快速穩定調速。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的是提供一種基于滑模控制的柴油機調速控制方法，能夠實現全工況下柴油機的快速穩定調速，具有一定的抗干擾能力，且實施成本低。

本發明是通過以下技術方案實現的。

一種基于滑模控制的柴油機調速控制方法，包括以下步驟：

S1，建立用于調速控制的柴油機全工況非線性模型，采用柴油機調速輸入輸出實測數據對模型參數進行辨識；

S2，確定柴油機調速系統反饋線性化環節中相關參數，將S1中所建立的柴油機全工況非線性模型轉換為偽線性模型；

S3，基于S2中確定的偽線性模型，設計滑?？刂破鳎?/p>

S4，調節滑?？刂破鲄?，實現柴油機調速控制。