船舶柴油机冷却水温度控制系统算法研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1选题的目的及意义

主机冷却水系统是保障主机正常稳定运行的重要辅助系统。它通过冷却水的循环带走了主机运转过程中散发出来没有转化为机械能的热量,从而避免了因大量热量的积累而造成的金属疲劳脆化和润滑油的失效。目前,船舶柴油机冷却系统以中央冷却水系统为主。传统船舶柴油机冷却水温度控制系统,不能快速、准确、稳定的调节船舶柴油机冷却水的温度,冷却水的温度经常超调,响应速度慢,温度控制不准确,严重影响了船舶柴油机的性能和寿命。为提高船舶主机冷却水系统的经济性，降低系统的运行成本和维护费用，需对整个系统进行优化设计。同时，冷却水系统的冷却水温将直接影响主、辅机和机械系统运行效率，为了使缸套冷却水出机温度的控制更加稳定可靠、适应性强，并具有较高的控制精度，需对系统温度控制器的控制方法进行深入研究。

课题针对传统船舶冷却水系统温度超调量大,响应速度慢,温度控制不准确的特点提出滑模变结构控制方法。滑模变结构控制的是设计控制系统的普遍方法。适用于低阶与高阶、线性与非线性、连续与离散、集中参数与分布参数、同步与有时滞、确定性与不确定性、精确描述与随机描述等各种控制系统。此方法比较简单。尤其是针对非线性系统的研究，滑模便结构控制算法是非常有效而且适用的。其次，变结构控制可以保证控制系统的全局渐近稳定性。最重要的是变结构控制对系统的摄动和外干扰有完全的鲁棒性，也可称为不变性，但它仅仅是滑动模态具有这种不变性，而系统的非滑动模态，即从初始状态到切换面的那段趋近运动不具有不变性，或者鲁棒性，这主要决定于摄动和干扰的大小。

基于滑模变结构控制算法，把温度系统作为非线性系统进行控制时，系统响应快、超调小、调节时间短、对被控制对象的模型误差、参数的变化以及外部干扰有极佳的不敏感性，并且在不同工作点的响应性能基本一致，从而避免了因大量热量的积累而造成的金属疲劳脆化和润滑油的失效，增加了柴油机的使用寿命。

1.2国内外研究现状分析

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

柴油机冷却水温度控制系统包括电动冷却水温度控制系统(pid)、计算机形式的中央冷却水温度控制系统(滑模变结构控制)。本文首先分析两者的工作原理、特点及控制算法和硬件实现方面的不同；然后以计算机形式的中央冷却水温度控制系统为例，改变其控制算法为滑模变结构控制，设计其数学模型；再次在matlab语言环境下进行模型的仿真研究；最后得到各种控制方案不同，控制效果不同的结论。

2.2课题目标：

3. 研究计划与安排

第1－4周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的技术知识，并结合实际要求完成要求。确定方案，完成开题报告。

第5－8周：掌握冷却水系统的pid控制过

第9－12周：建立数学模型，进行滑模变结构控制的研究。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王邦松.模糊控制柴油机气缸冷却水温度[j].天津理工学报,1998 ,14(1):9-12.

[2]张立文.船舶柴油机冷却水温度控制系统的研究与设计[d].大连海事大学,2010.

[3]林叶锦，朱绍庐.主机缸套水温度控制的改进研究[j],大连海事大学报，1998,02:42-45 49.