【摘 要】
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进口导叶控制系统是船用燃气轮机分布式控制系统中的重要组成部分,它可以实现对进口导叶动态响应的控制,进而调节压气机进气流量以及入口处的速度三角形,以提高机组的整体运行效率与保障机组运行安全。船用燃气轮机工作在海洋环境下,外界环境变化迅速且会收到扰动的影响,这对控制系统的自适应能力以及抗扰动能力提出了要求。同时,当机组在甩负荷时,进口导叶控制系统需要将导叶快速关闭以防止燃机超速。正在服役中的船用燃机进
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进口导叶控制系统是船用燃气轮机分布式控制系统中的重要组成部分,它可以实现对进口导叶动态响应的控制,进而调节压气机进气流量以及入口处的速度三角形,以提高机组的整体运行效率与保障机组运行安全。船用燃气轮机工作在海洋环境下,外界环境变化迅速且会收到扰动的影响,这对控制系统的自适应能力以及抗扰动能力提出了要求。同时,当机组在甩负荷时,进口导叶控制系统需要将导叶快速关闭以防止燃机超速。正在服役中的船用燃机进口导叶系统普遍采用PID闭环控制,而PID控制无法满足以上的控制需求。本文对进口导叶系统的动态特性进行研究,建立其仿真模型;并针对其控制需求,基于自适应逆控制策略建立控制系统;最后,对控制系统进行性能验证,通过仿真试验证明其有效性。本文的主要工作包括:1.利用Simscape Fluids以及Simscape Multibody工具,对进口导叶的电液伺服系统以及机械执行系统进行模块化建模,建立其物理仿真模型。2.对船用燃机进口导叶的控制需求进行拆分,利用已建立的仿真模型,并基于自适应逆控制策略搭建其控制系统;进而,在典型自适应逆控制系统的基础上进行优化,以进一步满足控制需求。3.针对进口导叶的控制需求,确立仿真试验的方法规范;将Simscape模型导入至Lab VIEW环境,进行离线逆辨识,进而搭建所设计控制系统的仿真试验程序;依据试验方案展开性能验证试验,检验进口导叶控制系统的有效性。仿真试验结果显示,本文所设计的进口导叶自适应逆控制系统满足设计要求,实现了对进口导叶系统动态响应的控制,其有效性得以验证。
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