洁净空调冷水阀门一阶惯性滞后PID独立控制方法

冷水阀门一阶惯性控制偏差项造成洁净空调温湿度控制效果较差。为此,提出洁净空调冷水阀门一阶惯性滞后PID独立控制方法。该方法在考虑室内环境基本信息的条件下,建立环境与冷水阀的一阶惯性滞后模型;计算室内洁净空调温湿度新风量,将其作为洁净空调冷水阀门的温湿度独立控制的约束;利用自适应免疫遗传算法优化PID控制器参数,以此为依据实现洁净空调冷水阀门温湿度的独立控制。实验结果表明,该方法控制效果较好、节能率较高。

用GPC算法实现对一阶惯性加纯滞后对象的预测控制

预测控制是近年发展起来的一类新型计算机控制算法。本文应用GPC(广义预测控制)算法实现对一阶惯性加纯滞后对象的控制。被控对象数学模型的参数采用递推最小二乘方法辨识得到。仿真结果证明了该算法的可行性。

一阶惯性大时滞系统Smith预估自抗扰控制

大时滞系统是工业过程控制中的典型难题,将先进控制方法应用于大时滞系统时需要与传统的Smith预估器相结合才能获得理想的控制效果。针对一阶惯性大时滞系统,研究了Smith预估器与线性自抗扰控制技术相结合的设计问题,分析了系统的稳定条件和参数摄动问题。证明了当被控对象参数与Smith预估器参数相同时,闭环控制系统稳定的结论,同时推导了参数不同时控制系统稳定的一个充分条件。另外基于数值仿真,从暂态性能、稳定裕度和抗扰能力三方面分析了系统参数和控制参数摄动的影响作用,这些结果可用于Smith预估器和线性自抗扰控制器参数的整定。

基于惯性环节的光伏组件实时热模型

提出一种基于一阶惯性环节的光伏组件温度的实时计算方法,首先,对光伏组件进行传热特性分析,基于一维非稳态导热分析解,推导基于一阶惯性环节的光伏组件温度简化计算模型;然后,使用遗传算法与拟牛顿法串行优化方法,通过数据驱动方式快速确定模型中的参数;最后,使用该文提出的模型,基于BP、LSTM的温度预测模型和传统经验公式对某光伏场站的组件温度进行分析和预测。对比结果表明:该方法表现出良好的预测精度,均方根误差<2℃,且部署模型所需的计算规模更小,运算速度可达神经网络的10倍以上,方便应用于实际控制系统中,且与神经网络方法相比更具可解释性,可作为一种实时计算光伏组件温度的有效方法。

基于惯性环节的PV/T组件温度计算方法

太阳能光伏光热一体化(PV/T)是一种高效利用太阳能的新技术,因其热电联产的优势近年来受到广泛关注。PV/T组件温度直接影响组件光电转换效率,在系统控制中也是一个关键参数,本论文提出了一种基于一阶惯性环节的光伏光热(PV/T)组件温度计算方法。针对典型结构的PV/T组件,对组件的传热特性开展分析,基于一维非稳态导热原理,推导了在控制系统中使用的简化迭代计算公式,建立了一阶惯性环节计算模型。为快速确定模型中惯性环节系数,通过包含遗传算法和模式搜索法的串行混合策略,加快了模型有关惯性环节系数的确定速度,对比分析了不同数量惯性环节对模型计算精度的影响,并通过实验数据验证了模型的准确性。结果表明:本论文提出的一阶惯性环节法计算PV/T组件中太阳能电池板温度表现出良好的预测精度,且模型计算规模小,适用于于控制系统,可作为一种实时计算PV/T组件中太阳能电池板温度的有效方法,可为后续发电功率预测提供有效的数据支撑。

三缸发动机一阶往复惯性力矩平衡率对曲轴扭振与表面振动的影响研究

为了研究三缸汽油机采用单平衡轴时一阶往复惯性力矩平衡率对曲轴扭振和发动机表面振动的影响,采用多体动力学软件AVL-EXCITE-Power Unit建立发动机多体动力学模型。开展30%~100%一阶往复惯性力矩平衡率下曲轴扭振和发动机表面振动仿真研究。结果表明:采用单轴平衡法通过选择合适的平衡率会降低发动机的表面振动,但同时也会在某种程度上增大曲轴的扭振。因此,在采用单平衡轴进行三缸机减振时也要考虑其对扭振的影响。

基于惯性环节的汽轮机转子温度计算方法

介绍了基于一阶惯性环节的高压转子温度场的计算原理和方法,推导了在控制系统中使用的简化迭代计算公式.针对1 000MW超超临界汽轮机,利用有限元法对其温度场进行了计算,验证了在热应力监控中使用高压内缸内壁温度等效代替高压转子外表面温度的合理性.采用一阶惯性环节法、差分法和有限元法等3种方法,对汽轮机高压转子冷态启动、温态启动、热态启动、极热态启动和滑参数停机过程的体积平均温度和转子中心温度进行了计算,并对比分析了3种方法的转子表面温差和转子中心温差的计算精度.结果表明:一阶惯性环节法的计算精度高且方便易用,可作为一种监控汽轮机转子温度场的有效方法.

惯性滞后系统的模糊自整定PI控制

大惯性大滞后对象的控制一直是理论上得到重视但又没有得到充分解决的问题。Smith预估器是用于大惯性大滞后对象的有效设计方法。但对实际过程的参数变化很敏感,对难以建立数学模型的被控对象有很大局限性。模糊控制对解决模型不确定性问题具有较好优势,将模糊控制与PID控制相结合,运用模糊推理方法,实现了PID参数的在线调整,提高了系统的控制性能。仿真结果表明,对工业过程典型近似形式一阶惯性滞后环节进行控制,与传统PID控制比较,明显改善了系统的动静态性能,且实现零超调,消除了超调量的不良影响。对一阶惯性滞后对象有很好的鲁棒性,易于实现,在工程应用领域意义重大。

汽轮机转子温度计算中惯性环节系数的确定方法

提出了一种利用有限元计算结果、通过模式搜索法来确定有关惯性环节系数的方法.该方法将冷态启动、热态启动和极热态启动过程的汽轮机转子有限元法计算所得体积平均温度作为标准值,通过优化搜索来确定惯性环节法计算汽轮机转子体积平均温度的并联惯性环节的个数,以及每个惯性环节的时间常数和权重系数.通过温态启动过程的汽轮机转子有限元法和惯性环节法计算所得体积平均温度的对比,来验证该方法计算所得系数的精度和易用性.结果表明:该方法所得的常数和系数满足工程应用的精度要求,为汽轮机转子的热应力优化控制和汽轮机变负荷运行的安全性提供了技术支持.

基于Simulink的压力流量串级均匀控制系统建模与仿真

本文对精馏塔塔顶端部分的压力和流量控制进行了系统的研究。首先基于Simulink平台建立了有干扰的压力流量串级均匀控制系统的线性数学模型,仿真结果表明:所建模型能较好地模拟实际系统;当被控对象为纯滞后或一阶惯性环节且其参数变化范围较大时,该建模方法是正确的;系统具有良好的抗扰动性能。其次对典型阶跃输入信号下系统的动态响应与静态响应的性能进行测试,采用经验整定法对PI控制器参数进行调整,通过调整系统控制器参数提高了系统的综合性能。最后针对系统主、副回路控制器整定之前和之后的系统输出响应进行了比较,整定后的输出动态性能与静态性能都有所改善,在有干扰的情况下,系统的输出也能获得较平稳的响应曲线。

基于和声搜索的环控通风调控策略优化

针对地铁车站环控通风系统风机定频运行,导致风机无法跟随站台PM2.5的浓度的变化而改变频率,造成能源浪费;根据环控通风系统的运行现状,可将其划分为只送不排模式、不送只排模式和即送又排模式,并考虑到环控通风系统应适应多扰动的影响,选取最小二乘法系统辨识一阶惯性时滞模型,用于描述变量动态变化响应传递函数,采用自抗扰控制器建立环控通风系统控制模型,利用和声搜索算法对环控通风模型PM2.5浓度设定值寻优,结果显示经过策略优化之后,只送不排模式、不送只排模式和即送又排模式站台PM2.5平均浓度分别降低了7%、8%和10%,风机能耗分别降低了19%、19%和30%。

一种应用在大惯性系统下的PI算法

在某所5吨的摇摆平台控制系统中,由于负载的惯性比较大,而控制单元采用PLC,控制精度为50ms,简单的采用位置式PI控制算法可能会造成系统的失控,系统的运行曲线无法达到指定的正旋波。在系统调试中采用位置式PI算法加入一阶惯性环节,并考虑到死区和速度限制,在实际调试中取得了比较好的效果。

一种应用在大惯性系统下的PI算法

在某所5吨的摇摆平台控制系统中,由于负载的惯性比较大,而控制单元采用PLC,控制精度为50ms,因此简单地采用位置式PI控制算法可能会造成系统的失控,系统的运行曲线无法达到指定的正弦波.当在系统调试中采用位置式PI算法并加入一阶惯性环节,同时考虑到死区和速度限制时,在实际调试中则取得了比较好的效果.

执行器速率饱和下的系统归一化及控制性能定量评估

为解决控制器设计中是否需要对执行器速率饱和影响进行补偿的问题,针对速率饱和现象对控制性能的影响进行了定量分析.基于频域时间尺度变换特性,提出了一阶惯性时延被控对象所在闭环系统在执行器速率饱和下的参数归一化方法,将可变参数由4个简化为1个.采用近似最大灵敏度约束积分增益优化(AMIGO)和Skogestad内模控制(SIMC)2种比例积分微分(PID)整定方法来设计控制器参数.经过仿真和逆归一化处理,得到了在恒定系统超调下执行器临界速率饱和值与系统参数之间的数学模型.分析结果表明:AMIGO-PID和SIMC-PI控制器对应的数学模型的平均精度分别为13.89%和2.17%;在相同系统最大超调下,相较于AMIGO-PID控制器,SMIC-PI控制器对执行器的动作速率要求更低,说明SIMC-PI控制器对于执行器的速率饱和影响具有一定的缓和作用;当实际执行器速率饱和值小于模型估计值时,应对速率饱和的影响进行补偿,反之可忽略其影响以节约设计成本.

基于模糊PID的区域供热锅炉主汽温控制方法

锅炉供热仍是目前大部分区域取暖的主要方式,但其温度不可控是一大问题,为此,提出基于模糊PID的区域供热锅炉主汽温控制方法。在闭环辨识条件下先通过分析热锅炉主汽温温度控制系统的动态模型,计算其连续的传递函数,进而反向推导得出实际的主汽温辨识模型,使系统在离线条件下也可以完成汽温控制。然后构建出汽温预测模型得出温度预测结果,在PID控制的基础上添加模糊控制策略,运用比例环节以及微分环节,将误差组成线性组合,实现区域供热锅炉主汽温控制,最后利用实验证明所提方法的先进性。实验结果表明,所提方法对供热锅炉主汽温控制的精度高、超调量小以及调整所需时间短,具有一定研究价值。

基于热电制冷的高性能温控系统设计

设计一种基于热电制冷器(TEC)的温度控制系统;介绍了实际的温度控制电路及测温电路,并优化了热电制冷器的驱动电路;运用PID增量型控制算法,实现了VO2薄膜的自动恒温;根据科恩-库恩(Cohn-Coon)公式,对温控系统建模,系统地分析了控制算法和工作电流对温控的影响;经反复测试表明,该系统能够快速,准确地实现恒温,且低成本、集成度高、稳定性好、可扩展性强,具有一定的应用价值。

循环流化床锅炉主汽温的模糊预测函数控制

循环流化床锅炉主汽温具有大惯性、大滞后和非线性的特性,在特定工况下可以等效为一个具有可测扰动的一阶惯性加纯滞后对象。针对这一典型对象,考虑扰动通道和控制通道纯滞后时间相对大小,基于Smith预估补偿思想,提出了一种可测扰动前馈补偿的预测函数控制算法,结合锅炉负荷调度的T-S模糊模型,设计了循环流化床锅炉主汽温模糊预测函数控制器。仿真结果表明,在不同工况下,模糊预测函数控制器具有良好的设定值跟踪能力和调节性能。该控制方法应用模型简单,计算量小,具有较高的实际应用价值。

基于锁相环的永磁同步电机无位置传感器控制

传统中高速永磁同步电机(PMSM)磁链观测法无位置传感器控制存在定子磁链积分偏移和转子位置、转速估算值易波动等问题。针对上述问题,提出一种利用一阶惯性滤波器求取定子磁链和基于锁相环(PLL)的PMSM磁链估计法无位置传感器控制策略。一阶惯性滤波器能滤除定子绕组感应电动势输入中的直流分量从而抑制积分偏移,利用PLL能消除由转矩脉动引起的转子位置和转速波动,提高系统稳定性。对所提控制策略在双三相PMSM实验平台上进行验证。

过程控制测量信号数字滤波方法优化

在对过程控制实验装置上某一液位测量信号分析的基础上,提出了兼顾平滑性和准确性的滤波性能指标。应用该指标分别编写了查询一阶惯性滤波法、中位值滤波法和平均值滤波法的最佳滤波参数程序。通过对3种方法最佳滤波参数的分析,确定了一阶惯性滤波法更适合过程控制实验装置的这一液位信号,该方法的实验室装置应用效果也证明了其有效性。

具有可测扰动典型过程的预测函数控制

针对具有时滞可测扰动的一阶惯性纯滞后对象,考虑扰动通道和控制通道纯滞后时间相对大小,基于Smith预估补偿思想,提出了一种改进的可测扰动前馈补偿预测函数控制算法。仿真结果表明,该算法对可测扰动引起被调量的变化有很好的补偿效果,同时给出了补偿效果与预测函数控制器设计参数选择之间的规律。该算法计算量少,易于工程实现,具有很高的实际应用价值。