自抗扰在船用主海水泵变频控制中的应用研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mazhiqianggege
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在满足热负荷的情况下通过变频的方式对主海水泵的转速进行控制,可以节省大量的能源。变频控制方式的选择对低温淡水温度的控制起着至关重要的作用,为此,本文针对主海水泵的变频控制方式进行研究和改进,采用矢量控制作为驱动电机的控制策略,针对矢量控制存在的缺陷提出改进方法,并通过仿真实验对结果进行验证。本文的具体工作如下:首先对船舶冷却水系统进行热平衡分析,查阅相关资料建立船舶冷却水系统的数学模型,主要由缸套换热器模型,管路水力模型,三通阀数学模型,中央冷却器数学模型,海水泵转速计算模型组成。冷却水系统能够根据主机热负荷和海水的温度的变化计算出海水泵所需转速作为异步电机矢量控制的输入量。其次,建立三相异步电机的数学模型,通过坐标变换转换为两相旋转坐标系下的状态方程,确定了按转子磁场定向的异步电机矢量控制方式。通常异步电机矢量控制的速度环,磁链环,电流环采用PI控制器,这种控制方式在多变的工况及电机参数变化的时导致控制器性能下降,结合基本的矢量控制原理,设计四个一阶的自抗扰控制器分别作为矢量控制的转速环,磁链环,d轴电流环,.q轴电流环,自抗扰控制器对负载扰动和电机参数的变化进行估计和补偿,能够大大提高矢量控制的鲁棒性。最后,针对自抗扰控制器参数众多,整定困难的问题,提出在经验整定法的基础上,采用人工蜂群算法对自抗扰控制器的关键参数进行自整定,通过这种方法来降低参数的整定难度,提高控制器的控制效果。为验证本文所提理论和方法的正确性,在Simulink中进行仿真验证,仿真结果表明模型能够在主机负荷和海水温度变化时自动调节海水泵的流量保持低温淡水温度稳定,对比实验验证了基于自抗扰的矢量控制相比于基于PI的矢量控制在负债扰动和参数变化时具有更好的鲁棒性。采用人工蜂群算法整定参数的自抗扰控制器,控制器性能有一定程度的提高。
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