[0050] 2)逐渐增大虹，直到系统出现等幅振荡，即临界振荡，记录此时临界振荡增益Kpcrit 和临界震汤周期Tpcrit;
[0051] 3)按公式计算控制器参数Kp，Ki，Kd;
[0化2] 虹=0.服口。心
[0化3]
[0054] KD = 0.075KpcritTcrit
[0055]至此控制器实现了参数在线实时自适应调整，其具体调整如下：
[0056]Kp'=K(l-nf(u(k),Au(k)))
[0化7]Ki'=Ki+fiAKi
[0化引 Kd'=Kd+时ΔΚο
[0化9]其中Kp、Ki、Kd、K、ti为初始参数；ΑΚι、ΔΚο由Rulesl得到；f(u化），Au化））由Rules2 得到;fi，fD为修正系数，由经验W及实验调试得到。
[0060]根据卸油速率的偏差量E和偏差量的变化率Ec，控制器通过W上模糊免疫规则，实 时在线计算调整各个参数，根据计算结果得到新的所需的透平机转速和流量调节阀开度。
[0061] 控制器的控制模型采用W后，由于控制器更加智能，控制效果得到优化提升，对流 量调节阀的控制W及真空累系统启停控制更加智能合理有效，从而使货油汽化程度得到有 效调节，降低了真空累系统工作负荷同时又使输油质量提高。
[0062]本发明实施例的基于模糊免疫PID优化船用货油累卸油的智能控制方法，其核屯、 在于，实际上控制器是基于实时工况的变化进行控制的，包括货油溫度，压力，气液分离器 液面高度。
[0063]在货油累启动工作W后，多种原因都可能引起卸油速率的变化。本发明的一个实 施例中可通过计算沿程阻力损失来确定卸油速率偏差。可通过多组传感器检测信号，检测 货油的溫度、压力，同时根据货油种类查预置的数据库得到货油的动力粘度μΚ及货油的密 度Ρ。根据流量计检测流量Q和已知的管路内径D得到货油流速v= 4Q/(柿2)，则可得到管道 内货油流动时的雷诺数Re=DvpAi，从而判断管道内货油流动情况，进而根据经验公式求出 摩擦系数λ，具体情况如下：
[0064]当Re< 2320时，λ= 64/Κθ
[00化]当2320<Re<4000时，λ =〇. 3164/Re山2己
[0066] 若管道光滑、洁净，则当4000<Re<l〇5时，人=〇.3164/1^〇'25;当1〇5沖6<1〇8时，入= 0.0056+0.5/ReD'32
[0067]若管道粗糖，沉积，则当4000<Re<l〇6时，A=〇.〇〇55[l+(20e/D+lXl06/Re)i/3];当 l〇6<Re时，
[006引λ= 0.0055+0.15X(e/D)l/3;D管道内经单位m，e管道绝对粗糖度，单位m。
[0069] 那么沿程阻力损失hf=化v2/2化，其中L是流程，g是重力加速度。控制器计算得到 沿程阻力损失，为维持货油正常输送，根据沿程阻力损失的大小相应调节货油累的功率大 小，W弥补维持货油输送的能量损失。当沿程阻力损失发生变化时，货油累功率不变则货油 卸油速率会变化，从而产生卸油速率偏差，为维持货油卸油速率稳定，控制器根据偏差W及 偏差变化率利用图2仿真模型，经过模糊免疫调节，从而消除因沿程阻力损失产生的卸油速 率偏差，维持卸油速率的稳定。
[0070]根据检测到的气液分离器液面高度h，控制器接收到信号，与气液分离器液面设定 高度Η对比。h偏小则调小流量调节阀开度，真空累系统开始工作;h偏大则调大流量调节阀 开度，真空累系统停止工作。
[0071]本发明的控制器使得在动态和稳态条件下，货油累系统工作性能得到了良好的改 善和优化。
[0072]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可W根据上述说明加W改进或变换， 而所有运些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于模糊免疫PID优化船用货油栗卸油的智能控制方法，其特征在于，包括以下 步骤： 通过多组传感器获取检测信号，根据检测信号计算货油栗的实际卸油速率，并与所要 求的卸油速率比较，得到卸油速率偏差E以及偏差量的变化率Ec; 将卸油速率偏差E以及偏差量的变化率Ec作为控制器的输入，根据预设的模糊规则一 得到控制器调节参数A K:、△ KD;根据预设的模糊规则二得到非线性函数f (u(k)，△ u(k))， 模糊规则二中的控制规律为u(k)=K(l-nf (U(k)，△ u(k)))e(k)，其中u(k)为第k个采样时 亥lj，控制器的输出；e (k)为第k个采样时刻给定值的偏差;K为控制反应速度;η为控制稳定效 果； 通过控制器在线实时自适应调整控制器参数，得到： Kp'=K(l-nf (u(k), Au(k))) K: ' = K〗+f〗Δ Κ〗，其中ΚΡ、K〗、KD为初始控制器参数，f〗，fD为 KD'=KD+fDAKD 修正系数； 根据计算的自适应调整控制器参数调整透平机转速和流量调节阀开度。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制器在线实时自适应调整控制器参数 之前，将控制器参数h，KD的初值设为0，Κ Ρ置较小的初值，使系统能投入稳定运行;逐渐增大 KP，直到系统出现等幅振荡，即临界振荡，记录此时临界振荡增益KPc；rit和临界震荡周期 Tpcrit ；计算初始控制器参数： Kp = 0.6Kpcrit Kd = 〇 . 〇75KpcritTcrit3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤"计算货油栗的实际卸油速率"具体 为:通过流量计检测货油的流量Q，根据已知的管路内径D得到货油栗的实际卸油速率v = 4Q/(jtD2)〇4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤： 在货油栗启动工作以后，通过传感器检测货油温度信号和压力信号，根据货油温度信 号、压力信号以及货油种类，从预置的数据库中查找得到货油的动力粘度μ以及货油的密度 Ρ; 计算得到管道内货油流动时的雷诺数Re = DvpAx，根据雷诺数以及经验公式计算摩擦 系数λ; 计算沿程阻力损失hf = ALv2/2Dg，其中L为流程，g为重力加速度； 控制器根据沿程阻力损失的大小相应调节货油栗的功率大小，以弥补维持货油输送的 能量损失。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤"根据雷诺数以及经验公式计算摩擦 系数λ"具体如下： 当 Re< 232(^tA = 64/Re; 当 2320〈Re〈4000 时，λ = 〇 · 3164/Re0.25; 若管道光滑、洁净，则当4000〈Re〈105时，A = 〇.3164/ReQ·25;当 105〈Re〈108时，λ = 〇·〇〇56+ 0.5/Re0.32; 若管道粗糙，有沉积，则当4000〈Re〈106时，X = 0.0055[l + (20e/D+lX106/Re)1/3];当 106 〈Re 时， λ = 0.0055+0.15 X (ε/D)1/3，其中D为管道内径，单位m，ε为管道绝对粗糙度，单位m。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤： 检测气液分离器液面高度h，将其与气液分离器液面设定高度Η对比，若h偏小则调小流 量调节阀开度，真空栗系统开始工作;若h偏大则调大流量调节阀开度，真空栗系统停止工 作。
【专利摘要】本文公开了一种基于模糊免疫PID优化船用货油泵卸油的智能控制方法，该方法选取要求卸油速率与实际卸油速率的偏差量和该偏差量的变化率为输入量，根据模糊规则在线实时自适应调整控制器参数，从而控制透平机转速和流量调节阀开度，完成对实际卸油速率的控制调节。相比较常规PID控制器，本发明使用的模糊免疫PID控制器具有良好的动、稳态工作特性，使货油泵输油速率稳定在要求值，对工况和负载的变化能进行快速有效的反应，实时的对货油泵卸油速率进行控制调节，大大提高了船用货油泵的工作稳定性和卸油效率。
【IPC分类】G05D7/06
【公开号】CN105446373
【申请号】CN201510996573
【发明人】陈辉, 周科, 尚前明, 梁傲, 管聪
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月24日