柴油发动机隔振方面的仿真研究

　　1　引　言

　　模糊控制是建立在人工经验基础之上,以模糊数学为基础理论建设起来的,且有一整套与传统控制不同的理论和设计分析方法,并以模糊集合、模糊语言变量以及模糊推理为支撑的一门计算机数字控制技术。一个典型的模糊控制系统结构示意图如图1所示。模糊控制经过短短的三十几年的迅速发展,在许多重要领域都取得了成功的应用,这主要归结于模糊控制本身所具有的鲜明特点:

　　(1)它无需知道被控对象的数学模型;

　　(2)模糊控制采用人类思维中的模糊量;

　　(3)模糊控制的核心是控制规则,这些规则又是以人类语言表示的,所以工作者容易接受;

　　(4)具有良好的鲁棒性和适应性。

　　基于模糊控制有如此鲜明的特点,本文将它引入了柴油发动机隔振系统中,并通过仿真研究表明,模糊控制技术对柴油发动机隔振主动控制系统是有效的。

　　2　柴油发动机隔振系统的模型建立

　　2.1　油发动机隔振的模拟试验台架

　　本文研究是在隔振试验台架上实施垂直方向主动控制,模拟台架如图2所示。

　　工作时,传感器S测取下层质量m2的振动信号,该信号送给控制器C产生控制信号,控制信号作用于执行器A产生控制力fk,通过控制力fk的作用抑制下层质量m2的振动,从而使通过下层质量m2传向基础的振动得到有效的抑制,本文目的就是要使基础所受到的振动最小。

　　2.2　柴油发动机隔振系统的数学模型

　　如图2所示,根据牛顿第二定律、弹簧及阻尼器的工作特性得出系统的运动方程式:

　　3　模糊控制器的设计

　　3.1　模糊控制器的结构

　　以上述模型为研究对象的减振系统,要求控制器有一个输出力信号,来抵抗中间质量由于激励而产生的运动。本文模糊控制器的输入为隔振系统中间质量加速x2和加速度的变化量e(k)=x2(k)-x2(k-1),输出为控制增量△u,如图3所示。

　　图3中参考输入x(n)为期望信号,即为理想情况下振动控制后的理想状态值,故取x(n)=0。

　　3.2　模糊控制规则的确立

　　对于本文的振动模型而言,减振的目的是当质量块—弹簧—阻尼(m-k-c)系统受到激励时,尽量让中间层质量保持在平衡位置,这样将使得传到基础的振动很小。

　　模糊控制器的作用就是根据当前的质量块的运动情况,给出一个合适的控制反力去阻止质量块运动,具体来说,根据当前质量块的加速度和加速度的变化量大小和方向,求得相应大小与方向的控制力。