摘  要： 針對微型燃氣輪機在控制時由于壓力不恒定而導致的運行效率低的問題，將模糊PID控制思想運用到控制系統(tǒng),。在傳統(tǒng)的PID控制下加入模糊控制,，使其PID參數(shù)具有在線自整定功能。仿真結(jié)果表明,，該方法能夠很好地提高壓力控制效果,。
關(guān)鍵詞： 燃氣輪機；模糊控制,；PID控制,；仿真

　本文針對國內(nèi)外微型燃機控制的現(xiàn)狀，對提高微型燃機的運行效率進行了深入的研究,，提出了先進的微型燃氣輪機燃料壓力系統(tǒng)模糊控制的思想,。常規(guī)PID控制原理比較簡單、魯棒性好,、可靠性高且容易實現(xiàn),，但是在燃料壓力系統(tǒng)中存在干擾以及滯后性等諸多因素，因此采用傳統(tǒng)PID控制達不到理想的控制效果,。本文在保留傳統(tǒng)PID控制優(yōu)點的基礎(chǔ)上,，運用模糊PID較強的參數(shù)自整定功能，對控制系統(tǒng)的參數(shù)進行優(yōu)化,，達到了很好的控制效果,。
1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計
　燃氣輪機是以氣、液體作為燃料,，將燃料燃燒時釋放出來的熱量轉(zhuǎn)變成有用功,，能夠高速回轉(zhuǎn)的葉輪式動力機械。與目前其他動力裝置相比,，微型燃氣輪機發(fā)電機組具有高效率,、低噪聲、重量輕,、體積小,、低污染以及多臺集成擴容等優(yōu)點[1-3]。燃料壓力控制系統(tǒng)從屬于微型燃機輔助控制單元（AECU）,。壓力控制器模塊負責微型燃氣輪機噴油嘴前燃料的恒壓控制,，為燃機運行提供壓力恒定﹑流量可變的氣液燃料，是AECU的主要功能模塊,。本文針對氣體燃料展開設(shè)計,。
　圖1為燃料壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，燃料調(diào)節(jié)閥門根據(jù)透平轉(zhuǎn)速和外界負荷變化的要求不斷地改變其開度以調(diào)整供到燃燒室的天然氣流量,。在設(shè)計時提出了燃料調(diào)節(jié)閥門前后的天然氣壓比總是滿足小于臨界壓比的前提條件,，因此,，流過燃料調(diào)節(jié)閥門的天然氣流量只是燃料調(diào)節(jié)閥門的開度以及調(diào)節(jié)閥門前天然氣壓力P的函數(shù)[4]。若能保證燃料調(diào)節(jié)閥門前（即燃料儲罐內(nèi)）天然氣壓力P恒定,，只要通過控制燃料調(diào)節(jié)閥的開度就可以間接控制天然氣的流量,。因此，維持壓力恒定（即調(diào)節(jié)閥前壓力P恒定）是保證燃氣輪機正常運行的前提條件,。由圖1可以看出,，氣體燃料從燃料進口進入，通過燃料壓縮機壓縮增加壓力,，燃料儲罐外接一個壓力傳感器,，壓力傳感器進行壓力采樣，將采樣值進行模數(shù)轉(zhuǎn)換之后送到AECU控制板,。燃料壓力控制器按照程序設(shè)計的壓力控制算法,，以壓力采樣值和壓力設(shè)定值為輸入量，計算出控制量,，從而控制燃料壓縮機的轉(zhuǎn)速，達到控制壓力的目的,。壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)主要由AECU,、變頻器、壓縮機和傳感器幾個部分構(gòu)成,。其中,，核心芯片AECU采用美國TI公司的TMS320LF2407A，其本身具有A/D轉(zhuǎn)換電路和CAN總線控制器模塊,，并具有計算速度塊,、功耗低和存儲空間大等優(yōu)點，為高性能的控制提供了高效性的信號處理與控制平臺,。
 

　　在MATLAB中建立模糊控制器,，模糊控制器設(shè)計好之后，建立模糊規(guī)則表,，利用MATLAB對普通PID控制和模糊PID控制進行仿真分析,，按照實際的壓力給定值為0.4 Mpa，仿真結(jié)果如圖4所示,。

　　從圖4可得,，模糊PID控制器以數(shù)字PID控制器為基礎(chǔ)，引入模糊控制方法,，實現(xiàn)了對PID控制中3個參數(shù)的在線調(diào)整,，根據(jù)系統(tǒng)偏差e（t）和偏差的變化率de（t）/dt來改變Kp、Ki和Kd以提高系統(tǒng)的控制精度和反應(yīng)速度,。模糊PID控制相對于數(shù)字PID控制有以下的優(yōu)點：
?。?）Kp,、Ki和Kd 3個參數(shù)根據(jù)系統(tǒng)偏差e（t）和偏差的變化率de（t）/dt動態(tài)變化，更符合系統(tǒng)工作中實時變化的規(guī)律和特性,；
?。?）模糊PID控制精度高，反應(yīng)時間短,?？梢姡瑓?shù)自整定模糊PID控制是一種優(yōu)良的控制方法,，在性能上比數(shù)字PID有很大提高,。但在控制實現(xiàn)的過程中也要綜合考慮其他因素的影響，以最大可能地提高控制的性能,，即降低控制系統(tǒng)中的反應(yīng)時間和減小超調(diào)量,。
　（3）運用于微型燃氣輪機燃料壓力控制系統(tǒng)壓力自動調(diào)節(jié)的參數(shù)自整定模糊PID控制,，是在常規(guī)PID控制算法的基礎(chǔ)上通過計算當前系統(tǒng)誤差e（t）和誤差變化率de（t）/dt,，利用模糊推理對PID 3個參數(shù)Kp、Ki和Kd進行在線調(diào)整,，該方法實現(xiàn)簡單,、方便易用，對實際控制有重要的指導意義,。用模糊推理的方法在線動態(tài)調(diào)整PID參數(shù),，能夠發(fā)揮PID和模糊控制兩者的優(yōu)點，對被控系統(tǒng)的適應(yīng)性強,，魯棒性好,，特別是在系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時同樣可以獲得令人滿意的控制效果，能很好地適應(yīng)實際生產(chǎn)過程中的控制要求,。
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