液阻全桥网络负载口独立电液系统节能控制策略仿真

针对传统电液控制系统节流损失大、能耗高、效率低的问题,采用液阻全桥网络搭建了具有负载口独立控制特性的新型电液控制系统,详细研究了该系统在典型四象限负载下的节能控制策略。液阻全桥网络电液系统由5个二位二通比例阀组成,根据其具有的负载口独立控制特性,将系统归纳为传统三位四通、负载口独立和负载敏感3种控制模式。传统三位四通下,两负载口开度控制模拟三位四通进出口耦合形式;负载口独立模式下,采用一腔控制流量另一腔阀口全开的控制策略;负载敏感模式下,控制泵出口压力比进油腔压力高一个定值,从而实现负载敏感功能。在超越负载下,3种模式都使用流量再生回路进行节能控制。AMESim+Matlab联合仿真结果表明,与传统的三位四通模式相比,三位四通流量再生、负载口独立、负载口独立流量再生、负载敏感模式分别节能43.38%、65.27%、77.91%、83.58%。

基于刚度可调的气动位置伺服系统摩擦补偿控制

气动伺服系统的低刚度、低气源压强、流量易饱和等特性,导致系统在工作过程中能量耗散较大,系统易受摩擦影响,且补偿效果不明显。尤其是当系统的运动方向改变时,会产生明显的“平顶现象”,严重影响气动伺服系统的跟踪精度。采用负载口独立控制结构,消除因两腔耦合而导致的能量耗散,使系统流量特性尽可能地位于线性区间;针对气动系统中存在的摩擦中部分参数不确定,以及外界干扰、动态负载的不确定性,设计非线性自适应鲁棒控制方法;将系统的刚度调节与自适应鲁棒控制进行协同控制,提高气动位置伺服系统的动态性能。仿真和实验结果均表明:具有刚度调节的自适应鲁棒控制能够明显降低系统能量耗散,提高系统位置跟踪精度,有效改善摩擦引起的“平顶现象”。

具有变超越负载的液压调平系统负载口独立控制方法

液压调平系统平台回落过程中存在超越负载,且随着负载重心偏移和平台倾角变化,作用于支腿液压缸的负载力也会随之变化。传统液压系统中负载控制阀或平衡阀在平衡变超越负载时速度控制效果差,容易发生速度抖动。为解决这一问题,采用负载口独立控制技术,针对平台回落时液压缸存在的变超越负载工况,提出对液压调平系统中液压缸有杆腔进行压力控制,无杆腔进行流量控制的压力-流量复合控制方法,建立其数学模型,并进行AMESim和Simulink联合仿真验证。结果表明,在负载力发生突变时,液压缸有杆腔压力和无杆腔流量均可在0.2 s内恢复至控制值,平衡掉系统变超越负载的同时,能够满足系统的速度控制需求。

基于IGDT的含广义储能的独立直流微网日前优化调度

微电网的能量管理与优化调度作为构建新型电力系统的重要环节,提高其可再生能源的消纳水平、降低源荷不确定性风险以及优化系统运行成本具有重要意义。因此,文中提出一种基于信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)的含广义储能的独立直流微电网日前优化调度模型。首先,构建含超级电容的混合储能系统,以降低蓄电池运行成本,将具备虚拟储能特性的柔性负荷与混合储能相结合,形成广义储能,充分发挥微电网系统内灵活性资源特性;其次,考虑系统风光荷不确定性,引入IGDT模型,在确定性模型基础上建立风险规避策略下的鲁棒模型和风险投机策略下的机会模型,从2种决策角度追求降低风险与最大化收益;最后,基于算例仿真分析,证明该调度策略在降低微电网运行成本的基础上可量化不确定性因素对系统调度决策的影响,验证了模型的有效性和可参考性。

风浪流单独及耦合作用下15 MW级浮式基础动力特性研究

了解风浪流等环境荷载效应对浮式基础设计及优化至关重要,为此,以15 MW级漂浮式基础为研究对象,系统性定量分析风浪流环境荷载单独及耦合作用下对浮式基础运动及系泊系统受力的影响。首先,以INOWINDMOOR 12 MW和TaiDa 15 MW浮式基础为原型设计新的15 MW级浮式基础,并在ANSYS-AQWA建立水动力分析模型,风力荷载及海流荷载通过风力系数、流力系数添加;其次,针对风浪流等环境荷载单独及耦合作用下浮式基础运动和系泊受力等特征开展分析。结果表明:浮式基础运动及系泊受力主要受风力和流力的影响,波浪会加剧浮式基础运动及系泊受力的往复性,并加大运动幅度及系泊受力;流荷载对浮式基础运动及系泊受力影响较大,特别是风、浪与流耦合作用时会导致系泊受力明显增加,实际工程设计时,流荷载应给与重点关注。

基于射频电极群独立控制的适形消融系统设计

该研究旨在开发一种射频电极群独立控制系统,用于实现不规则组织的适形消融。与传统单一射频电压不同的是,该研究采用高频变压器隔离和射频负载匹配技术,将射频信号源分割为8组独立且具有相同相位和频率,但不同电压值的射频信号。实验结果表明,所设计的系统可分别独立输出多种组合射频信号。实际输出电压与理论计算电压的相对误差控制在6%以内,频率误差小于0.5%,且各组信号的相位相差小于1°。在仿生物组织加热实验中,控制电极群中各电极的电压,可实现不同形状的消融,且消融深度与施加的射频电压呈正相关。

基于二通插装阀的液压系统标准控制单元设计与研究

工程机械中普遍采用液压传动系统,要求系统集成化程度高,密封性好,能量损失小。鉴于此,基于二通插装阀的液压系统标准控制单元进行设计与研究。建立了三通集成块,并验证了其可行性。采用2个标准控制单元控制液压系统,列举了标准控制单元的12种控制功能。同时,搭建了系统仿真模型,验证了标准控制单元控制液压系统的合理性。仿真结果表明:标准控制单元控制的回路可实现液压缸的快进和负负载流量再生功能,达到节能的目的。

负载口独立控制的压铸机比例插装压射速度系统研究

以压铸机压射系统为研究对象,针对只采用出口比例插装阀系统出现启动冲击、低速稳定性差、高速易超调和工作压力高等问题,提出一种独立阀口控制的速度系统,对出、入口比例插装阀同时采用前馈加反馈复合控制。通过采用双比例插装阀对进、出口速度控制的压铸机压射系统进行分析,建立关键元件和压射系统仿真模型,并在现场压铸机上进行试验验证。结果表明,这种控制方式能够消除启动时的瞬间速度前冲,提高了低速段时速度稳定性、降低了高速段超调,并且减小了出口比例插装阀的工作压力,同时也证明了联合仿真的有效性,为同类系统的设计提供参考。

出口压差补偿的负载口独立控制系统防气穴特性研究

传统液压系统采用1根阀芯同时控制液压执行器进出口油路,系统能耗大、效率低,且在主动型负载工况下,易出现气穴现象。为防止液压缸在主动型负载工况下产生气穴现象,本文分别对传统液压系统、负载口独立控制系统、进口压差补偿负载口独立控制系统和出口压差补偿负载口独立控制系统4种液压系统防气穴特性进行了理论分析,获得了进、出口阀开口度比μ与空气分离压力Pm、负载力FL等参数之间的关系,建立了4种液压系统仿真模型,设置相同负载力FL、进口阀开口度K1等仿真参数,仿真结果表明,除传统液压系统外,其他3种负载口独立控制系统均可以通过改变μ使进口压力Pa大于0,从而避免气穴现象,且出口压差补偿负载口独立控制系统无需检测负载力FL。通过试验验证了仿真结果的可行性。

基于自抗扰控制器的液压机独立负载敏感系统优化

液压机在大负载下的控制稳定性对生产效率和产品质量具有重要影响。考虑到大部分负载敏感系统都面临着进出油口联动节流的情况,设计了一种对系统信息需求低以及具备优异抗干扰性能的负载敏感系统。以扩张状态观测器(ESO)对系统总扰动状态实时估计,利用扰动补偿律完成补偿过程,显著改善系统闭环性能。构建得到AMESim仿真模型实施仿真测试,研究结果表明:加入正弦干扰前后,相比较PID控制ADRC控制方式达到更小系统跟踪误差。位置自抗扰控制器能够补偿干扰力对位置产生的影响,获得更强鲁棒性。该研究有助于提高液压机控制效率,为后续参数优化奠定一定基础。

脉冲负载对独立电力系统运行特性影响

脉冲负载工作模式复杂,对于容量和惯性有限的船舶电网等独立电力系统的冲击和影响较大。为研究脉冲负载下独立电网运行特性以及脉冲负载不同参数对独立电网运行特性影响,通过在Matlab/Simulink平台建立柴油发电机组-整流器-脉冲负载模型,在仿真的基础上研究分析脉冲负载峰值功率、占空比、周期以及前端滤波电容参数对电力系统动态特性的影响规律。本文算例结果表明,脉冲负载工作时会对独立电网引起电力系统各参数的周期性波动,且波动程度与脉冲负载的工作模式有关:当峰值功率增大时,柴油发电机组的调压效果受到影响而频率近乎不变;当占空比D=0.5时,电力系统电压波动最大;周期增大时对励磁调压系统的影响变大且频率受脉冲负载的影响变大;同时合理增大滤波电容可以平抑脉冲负载引起的功率冲击。

基于数据平面可编程的负载均衡算法

针对目前网络数据平面存在僵化现象,导致网络中数据流不均衡的问题,提出了一种基于数据平面可编程的负载均衡算法。首先通过带内网络遥测(INT:In-band Network Telemetry)技术获取网络实时状态信息,然后利用提出的BD-ECMP(Bandwidth and Delay Equal-Cost Multi-Path Routing)算法选择数据流的最佳传输路径。采用编程协议无关的包处理器(P4:Programming Protocol-Independent Packet Processors)语言对SDN网络数据平面的数据流进行优化处理,从而实现网络负载均衡。仿真实验结果表明,与传统ECMP算法相比,BD-ECMP算法在平均流完成时间、网络吞吐量及网络丢包率等方面具有明显优势。

独立励磁直流发电系统的广义预测电压控制策略

车载/机载电源系统对直流发电机的电压动态特性提出了要求。该文提出一种基于负载励磁映射关系的广义预测电压控制方法,替代传统的电压环PI调节器,以提高系统在负载扰动下的电压回复动态性能。采用增量式预测输出结合负载电流反馈的控制结构,经过负载励磁拟合函数得到励磁电流指令值。构建控制系统离散域下的传递函数,进行稳定性与系统抗负载扰动能力分析,考察控制参数与系统参数对控制性能的影响。实验证明,所提控制方案在系统负载突加和突卸情况下能够有效地抑制低电压与过电压,使系统平滑地过渡到稳态,拥有较快的动态响应速度。

船坞月池段下墩木结构对船坞底板及基础的影响

为研究整体式墩木对船坞底板及基础的影响,对比计算独立式墩木使用时底板及基础的受力情况.从不同厚度的角度分析并优化调整整体式墩木的结构并计算整体式墩木使用时底板及基础的受力情况.分析了是否考虑桩土共同作用对桩基反力结果的影响.研究结果表明:独立式墩木使用时底板及基础受力不满足要求;整体式墩木能够使荷载更均匀,改善底板的受力状况,使底板内力、裂缝满足要求;当考虑桩土共同作用时,桩基反力会减小.当遇到纵向线荷载大于原船坞设计的线荷载工况时,可优先考虑整体式墩木.该结果可为以后类似的工程提供参考.

电动装载机双阀芯电液负载敏感系统特性研究

针对装载机传统定量液压系统节流溢流损耗严重、系统流量易受负载扰动和动臂铲斗不能复合动作等问题,提出了一种双阀芯电液负载敏感系统,并设计了不同工作模式下的控制策略,对电液负载敏感系统的特性进行了研究。首先,对比阐述了装载机传统定量系统和双阀芯电液负载敏感系统的构型及原理;然后,从理论上分析了双阀芯电液负载敏感系统的工作和能耗特性,并分别制定了动臂铲斗在阻抗伸出和超越缩回工况下单独动作和复合动作的控制策略;最后,利用AMESim和LMS Virtual.Lab Motion软件搭建了机电液联合仿真模型,并对双阀芯电液负载敏感系统在装载机上的运行特性与节能特性进行了仿真研究。研究结果表明:双阀芯电液负载敏感系统可根据不同负载工况实现工作模式的切换,执行机构的流量仅与电液比例阀开度有关,而不受负载变化的影响,操控性能大大提升;且在一个工作循环内,相较于传统定量液压系统,该系统的能耗降低约71.8%。仿真结果表明该系统提高了装载机作业的平稳性和效率。

适用于复杂负载条件下的光伏独立构网控制

新能源光伏发电系统具备独立构网与电压频率支撑能力是未来以新能源为主体的新型电力系统重要技术需求。考虑负载具有不平衡、非线性、时变等特点,针对复杂负载条件下的不平衡负载问题,提出一种基于新型谐振控制器的新能源光伏独立构网控制策略,其中电流内环采用电感电流比例控制器,电压外环采用新型谐振控制器。给出了电流环配置方法,提出了近似电感电流反馈法,分析了基于新型谐振控制器的电压环设计方法。最后通过原理样机实验表明所提方法实现了新能源光伏逆变器在独立构网条件下对不平衡负载的良好控制,具有高动态响应特性,有很好的工程实用参考价值。

变转速负载敏感进出口独立控制系统特性研究

针对泵控位置系统效率高但控制精度不足、阀控位置系统响应快但能耗损失较大的问题,提出了基于模式切换下变转速负载敏感进出口独立的控制系统,设计了针对工程机械中能耗损失大的阻滞型负载工况的控制策略。根据所提控制系统原理,建立变转速负载敏感进出口独立控制系统的数学模型;分别搭建基于加载油缸的变转速负载敏感泵控系统和空载油缸的进出口独立阀控系统的试验平台与AMESim-MATLAB仿真模型并进行分析研究;将所建系统模型中添加正弦和随机信号来模拟变化的负载,分析系统在应对变化的外负载时,位置与压力的控制效果。将所建系统与恒流阀控系统、传统负载敏感阀控系统、传统泵控系统三者进行比较分析,结果表明:所设计变转速负载敏感压力控制器对系统压力的控制效果良好;以伺服电机驱动双作用叶片泵作为动力源的负载敏感进出口独立控制系统的位置控制性能和节能效果高于传统泵控和阀控系统,比传统泵控系统节能10.12%。

楼板后浇带混凝土方柱支撑施工技术

目前,国内后浇带支撑普遍使用支模脚手架支撑,需混凝土浇筑完成后,后浇带两侧保持至少两跨内架不变,并设置剪刀撑加固支模体系。后浇筑一侧后浇带内架还需再次与旧的一侧后浇带支模架进行连接,待沉降后浇带在主体结构封顶后并满足沉降稳定标准(两侧沉降差小于1~2 mm/月),伸缩后浇带应在两侧混凝土浇筑完成后60 d,最短时间不应小于42 d,经设计同意后浇筑。整体施工工艺较复杂,也造成大量支模架、模板、方木堆积于地下室,无法有效周转,增加项目材料租赁、维护等费用,也不便于地下室的正常进出。结合现场施工实际需要,创新性地使用铝模混凝土方柱代替支模架进行后浇带支撑,在满足结构稳定性的同时,规避了支模架支撑对日常施工进出地下室的影响,减小项目材料租赁、维护费用以及无效人工成本,以提高项目的整体观感。

单级实现的恒流恒压无线充电补偿网络研究

基于无桥升压功率因数校正(power factor correction,PFC)的单级无线电能传输(wireless power transfer,WPT)电源与传统多级WPT电源相比具有体积小、成本低、效率高及可靠性高的优点,但其存在着发射端直流环节电压升高,难以通过补偿网络实现恒流与恒压等问题。为此,提出了一种不对称调制方式及该调制方式对应的补偿网络,解决该单级WPT变换器中发射端直流环节的电压升高问题,并且使得该单级式WPT电源通过补偿网络切换实现了与负载无关的恒流恒压输出。仿真和实验验证了提出的不对称调制方法及其补偿网络的正确性,为无桥升压PFC的单级WPT电源走向应用打下了基础。

海上漂浮式风力机变桨距减载控制研究

海上漂浮式风力机在受到风浪载荷作用,会引起漂浮式海上风机的叶尖位移和平台运动,造成载荷变化,使得风机的稳定性变差。为减小风机受到的载荷影响,基于Coleman坐标变化,提出一种基于模糊PID算法独立变桨距控制策略,利用模糊控制器对PID参数进行在线整定。通过FAST与Matlab/Simulink联合仿真,结果表明:提出的基于模糊PID独立变桨距控制技术有效减小了由漂浮式平台的晃动引起的载荷,提高了平台稳定性;对由叶片摆动引起的载荷有一定的减载作用;同时降低了漂浮式海上风力机塔基载荷,提高了风机的稳定性。