小型汽油发电机组具有体积小、重量轻、移动方便等特点,常被作为小型商场、娱乐场所、无人值守变电站等的备用电源而广泛应用,而且在国防设施、石油平台、野外勘探、移动通信以及灾害救援等领域也是不可缺少的关键装备之一。汽油机的转速稳定性是影响汽油发电机各项电气性能指标的重要因素之一,但目前汽油机转速测量与控制主要通过机械元件实现,就不可避免地存在惯性滞后、摩擦阻力大、调节粗糙等缺陷,其转速调整率一般在士10%左右。如果用这种汽油机去带动发电机,其输出电压调整率和稳态频率带将较大。本文致力于应用最新的智能控制和数字电子技术,设计一种智能数字式电子调速器,来解决机械式调速和常规模拟PID控制在汽油同步发电机转速调节中的局限性。本文分析了汽油同步发电机的工作原理,研究了它在改变负载、转换节气门开度时的工况,并建立了系统的数学模型,其中包含有励磁饱和等非线性环节,得出了引入数字式电子调速器的必要性。调好参数的常规PID控制器应用于非线性系统和复杂系统时,随着工况不同系统性能会变差甚至不稳定,不能从根本上解决动态品质和稳态性能之间的矛盾。而模糊控制模拟人类的思维方法,把对复杂系统的控制规则化、知识化,运算迅速而且又容易掌握,但是控制精度较差,无法彻底消除静差。如果把二者有机结合起来,就可以扬长避短,既具有模糊控制算法编制灵活和适应性强的优点,又具有PID控制精度高的特点。使用智能多模态控制,根据系统的实际运行状态,实时切换到最佳控制算法,达到系统快速性、稳定性和准确性指标之间的最佳结合。Matlab仿真结果表明,使用多模态控制比数字PID控制能够实现更小的超调量和更短的调节时间,从而达到更好的动态性能。本设计是在三鼎SDQF2-II型单相汽油发电机组上实现的,控制系统以单片机微控制器为中心,具有频率测量与显示、控制运算、节气门控制输出、报警保护、与计算机通信等功能模块,设计过程分为硬件和软件两个部分。进行了稳态试验和负载切换的动态试验,并用计算机端应用程序来记录汽油发电机运行的频率和节气门开度等数据,以测试控制算法实际效果。在应用了多模态控制方法以后,实现了国家机械行业标准工频汽油发电机组JB/T10304-2001规定的G2频率等级。由于使用单片机微控制器进行转速调节,对不同型号选用合适的控制参数,就可以使用本文设计的数字式电子调速器进行转速调节。