随着铁路高速重载的快速发展,机车安全稳定运行的重要性日益突出,对控制系统的要求越来越高。同步发电机励磁系统作为内燃机车的关键设备,其性能直接影响机车运行的安全和稳定。由于同步发电机存在涡流、饱和等现象,系统工作点时常变化,使得单一参数控制器的控制性能恶化,甚至难以满足要求。另一方面,人工整定控制器参数费时费力,难以保证控制效果。传统的励磁机组励磁控制方式效率低、惯性大,不利于系统控制性能的改进和提高,难以满足铁路高速重载的需求。 本文提出了一套新型晶闸管整流励磁系统,采用整流技术控制同步发电机的励磁,取代传统励磁机组方式,将提高励磁系统的控制性能。针对同步发电机参数时变等特点使用递推最小二乘算法在线辨识系统参数,采用极点配置法进行参数整定。提出变参数控制算法解决传统PID控制器快速性和稳定性之间的矛盾,改善了系统的性能。 针对在线参数辨识时间长等缺点,提出模糊自整定控制器。在系统参数辨识的基础上建立知识库,制定模糊控制规则,采用模糊推理建立模糊决策表,对控制器参数进行在线自整定。当系统进入结构改变等未知状态时,转入在线参数辨识模式,辨识成功后,更新模糊决策表,使系统具有自学习功能。 对晶闸管整流励磁系统取代励磁机组方式进行了试验研究,对变参数控制算法、递推最小二乘参数辨识算法和模糊自整定控制算法进行了大量仿真,对各种算法进行了验证。结果表明模糊自整定控制算法能够提高系统的控制性能,为解决现有问题提供了一种有效途径。晶闸管整流励磁系统完全满足内燃机车的要求,具有较大的推广价值。