基于Ziegler-Nichols整定的PQF三辊连轧液压压下控制系统频域分析

通过对内蒙古某无缝钢管厂的φ159 mm三辊连轧管机组液压压下控制系统的研究,建立了该系统各环节数学模型,忽略一些次要的非线性因素,将系统做线性化处理;运用经典控制论推导出传递函数,并对系统的时域、频域进行分析;基于该系统响应时间长、存在稳态误差的特点,运用Ziegler-Nichols整定参数方法进行PI、PID控制,并运用MATLAB软件进行仿真,得到理想的参数,满足连轧机压下控制系统的要求。

基于PI参数的二阶线性自抗扰控制参数整定

线性自抗扰控制是一种不依赖于被控过程模型的控制方法,具有很好的工程应用潜力。目前,工业控制过程中大多采用PI控制器,为了确保由调试好的PI控制器平稳切换到线性自抗扰控制器,并使系统仍保持稳定状态,需要合理设置线性自抗扰控制器的参数。为此,在分析二阶线性自抗扰控制器的二自由度等效结构的基础上,推导出其反馈控制器与PID控制器的对应关系,给出一种基于现有PI控制参数直接获取二阶线性自抗扰控制初始参数的方法。最后,在MATLAB/Simulink平台上采用若干典型传递函数和双容水箱液位控制系统进行仿真研究,仿真结果验证了所提方法的有效性。

高阶时滞系统的改进线性自抗扰控制及参数整定方法

针对高阶时滞系统采用传统线性自抗扰控制调节效果不佳、参数整定困难的问题,提出一种高阶时滞线性自抗扰控制。在一阶线性自抗扰控制的基础上,串联高阶前馈补偿器,从而解决了线性扩张状态观测器前馈信号和反馈信号不同步的问题,提高了系统的状态观测精度;在此基础上,采用目标逼近法定量化参数整定公式,并推导出参数可调节区间,实现利用单参数λ调节控制器参数,简化参数整定;进一步采用频域分析法验证该整定方法的有效性,并确定参数和系统鲁棒性的关系。最后,在选择性催化还原(SCR)脱硝控制系统的仿真实验中将所提出的控制器与其他类型控制器进行了对比,验证了该控制器的优越性。结果表明:所提出的高阶时滞线性自抗扰控制在定值跟随、抗扰动和鲁棒性上均具有明显优势,具有很大的工程应用潜力。

模糊整定PI参数的双柔性机械臂振动抑制

机械臂伺服驱动系统中柔性因素的存在易导致机械臂输出转速波动,甚至引发系统谐振.为抑制系统转速波动,使机械臂传动系统性能稳定,使用模糊理论整定PI控制器参数的控制策略.根据假设模态法和拉格朗日动力学方程建立了考虑LuGre摩擦模型的双柔性机械臂传动系统动力学方程,并分析了动力学方程中耦合非线性项对系统传动特性的影响.使用极点配置策略确定PI控制器参数的取值范围,后根据模糊规则实时调整控制器参数,以减小伺服系统输出转速的波动,进而抑制系统谐振.最后,借助数值仿真分析和机械臂控制实验,与传统PI控制策略对比,发现本文所述控制策略可使电机端转角跟踪误差绝对值的平均值降低43.066%,柔性负载转角误差的标准差降低46.506%,更加验证了所提模糊规则整定PI控制器参数抑振方法的有效性.

基于FOCA的永磁游标电机PI参数自整定

针对磁场定向控制中电流内环和转速外环比例积分(PI)控制器参数整定困难且耗时长的问题,基于Matlab/Simulink的磁场定向控制自整定(FOCA)模块搭建了永磁游标电机磁场定向控制双闭环调速系统参数自整定模型。该模块在PI控制器输出端注入正弦扰动信号,根据系统输入输出数据计算频率响应,基于频率响应自动整定PI参数,同时实现指定的目标带宽和相位裕度。最后通过仿真对比分析各个环路整定前后的控制性能,仿真结果表明使用FOCA模块能够快速自动整定PI控制器参数并且拥有良好的控制性能。

基于DDPG的振动台控制参数整定方法

三参量控制是地震模拟振动台的底层控制算法,其参数整定过程中涉及的参数多,传统的参数整定方法存在效率低、过程繁琐等问题。为了提高整定效率和准确性,提出一种基于确定性策略梯度(DDPG)算法的振动台三参量控制参数整定算法。此方法通过将振动台三参量控制系统作为强化学习环境,利用DDPG算法对系统的状态-动作-奖励数据进行学习和训练;训练好的智能体则可以输出最优的控制参数,然后将整定完成的控制参数放在实际振动台系统模型中进行测试。结果表明:DDPG算法可以有效优化振动台控制性能,提高试验结果的准确性和可靠性,具有实际应用价值。

采用干扰补偿模糊整定的双柔性机械臂抑振策略

双柔性机械臂由柔性关节和变长度的柔性负载组成,会同时受到柔性、摩擦和参数时变的影响,在运动过程中,它会出现振动的现象,导致末端执行器的跟踪精度降低。本文采用基于干扰观测器的模糊整定PI策略控制双柔性机械臂伺服系统的输出转速,通过控制柔性负载的转速波动间接抑制机械臂的振动。根据假设模态法和拉格朗日原理建立了考虑变形的双柔性机械臂伺服系统的动力学方程。根据鲁棒稳定性理论设计干扰观测器中的低通滤波器,使干扰观测器同时满足控制器参数时变和受控对象参数摄动的稳定性。通过数值仿真分析和双柔性机械臂伺服系统控制实验,验证了所提方法的有效性。实验结果表明,本文提出的控制策略可以更好地消除参数时变和柔性对于输出转速的影响,提高末端执行器的控制精度。

模糊自整定PID的液压马达驱动机床主轴速度控制研究

液压马达驱动机床主轴系统具有参数时变和高度非线性,传统PID控制器控制精度不高。针对液压马达驱动机床主轴系统速度控制问题,采用模糊自整定PID控制器实现液压马达驱动机床主轴系统的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造了液压马达驱动机床主轴系统模型简图,建立了液压马达驱动机床主轴系统数学模型。对传统PID控制器参数,用模糊控制器进行实时整定,开发了模糊自整定PID控制器。最后,采用MATLAB对液压马达驱动机床主轴系统进行仿真。同时,与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示:采用模糊自整定PID控制器的液压马达驱动机床主轴转速超调量小,具有更快的响应时间,跟踪精度高,同时系统能耗减少20%左右;即使受到较大随机干扰,模糊自整定PID控制器也能快速消除干扰,使机床主轴转速处于受控状态。采用模糊自整定PID控制器可以有效提高液压马达驱动机床主轴系统的动态稳定性以及抗干扰能力。

基于改进麻雀搜索算法的PID参数整定系统设计

PID参数整定是PID控制中的一个关键步骤,常规的PID控制在一定程度上已被淘汰。为改善PID控制的效果和精度,文中将黄金正弦策略与精英反向学习策略相结合,提出一种改进的麻雀搜索算法。用23个标准函数对所提出的新方法进行了验证,实验结果证明了新方法的有效性。利用改进的麻雀搜索算法对PID控制参数进行了优化,并对该方法进行了仿真分析。结果表明,采用该方法进行PID参数整定时,其具有更好的稳定性、更高的精度和更好的性能。

基于STM32的密炼机自整定PID温控系统设计

针对密炼机温度控制系统中人工整定PID带来的系统响应不及时、误差大等问题,该文设计了一种基于STM32的自整定PID温度控制系统。对于电动阀只能单极性调节问题,通过设置适当的工艺点来控制继电输出。为提高震荡曲线的辨识,采用参数归一化方法计算震荡曲线的临界增益。考虑密炼机的工作环境和系统响应曲线的频率特性,加入带有临界滞环控制的继电控制方法,提高了特征参数的精确性,更好地整定了PID参数。应用结果表明,基于STM32的PID整定温度控制系统能够将温度误差控制在1℃左右,且控制时间相比于人工PID控制系统提高了30%,极大地满足了密炼机的温度控制要求,具有良好的实用价值。

大规模新能源接入的交流电网继电保护整定计算研究

新型电力系统高速发展,新能源大量投产,现有忽略新能源电源属性的继电保护传统整定计算方法难以适应。鉴于此,结合新能源的物理特性和整定计算特点,提出了新能源的整定计算实用化模型。讨论了计及大范围新能源接入的短路计算方法,给出了恒流源和受控源接入的短路计算算法,提出了大范围新能源接入后的新能源影响域评价指标,在保证整定计算准确度的前提下提高了整定计算的效率。在前述研究的基础上,详细分析了计及新能源的参数收资、方式设置、保护配置、整定计算原则、重合闸、边界保护管理等内容。所做工作为面向新型电力系统的整定计算业务提供了解决思路,对继电保护整定人员具有借鉴与参考意义。

基于改进粒子群优化算法的PID控制器参数整定

针对标准粒子群优化算法优化PID控制器参数存在的早熟以及陷入局部最优等问题,引入粒子二阶振荡环节、反向学习、自适应惯性权重,并结合设计的惯性权重动态调整策略、粒子越界随机反射墙,提出一种新型分阶段迭代的改进粒子群优化算法。在6个标准测试函数上进行测试,其性能相比于一些已有的改进粒子群优化算法更加优秀。将这些算法用于自动电压调节器系统的PID控制器参数整定,仿真结果表明,所提出的改进粒子群优化算法整定的PID控制器的控制效果更好。

分布式光伏电站接入配电网继电保护整定优化

为了缓解配电网的供电压力,越来越多的分布式光伏电站接入其中,导致配电网结构发生了改变,因此需要重新整定继电保护的定值,否则,当配电网发生故障时,继电器很难有效发挥其保护作用。提出一种分布式光伏电站接入配电网的继电保护整定优化方法。以继电器协同动作时间总和最小值为优化目标,设置4个约束条件,利用微分进化算法求取目标函数的最优解,得出继电器启动电流和时间整定系数的最优整定值。实验结果表明:在接入分布式光伏电站的两相短路故障时,所提整定优化方法的继电器保护总体动作时间更短,验证了该算法的保护整定效果更好,更有利于继电器迅速排除配电网故障,保护配电网安全。

基于级差优化的氧化铝生产供电系统继电保护参数整定计算方法

化工、冶金行业发展过程中,相关技术水平提高,也加大了对电能的需求,推动着电力方面技术革新。电力是化工、冶金生产过程的先行条件,继电保护是保障氧化铝生产配网正常运行的重要措施,是安全生产的关键技术之一。文章阐述了Z公司氧化铝生产供电系统继电保护的现状及问题,分析了产生的原因及带来的危害。为了提高供电系统继电保护参数整定和分析能力,提出了基于级差优化的参数整定计算方法,并运用于实际,对其效果进行验证。

基于改进SFS算法的锚杆钻臂参数整定研究

针对锚杆钻臂井下自动控制过程中存在的环境恶劣、地质复杂等特殊工况,需着重考虑PID的参数选取,为此采用随机分形搜索算法(SFS)对PID参数进行整定。由于随机分形搜索算法存在局部搜索能力不足、易陷入局部最优等问题,在面对机械臂待整定参数多及参数间耦合严重时,其整定效果不佳。因此,引入混沌初始化、正余弦策略、自适应K值选取策略以提高算法的局部搜索能力以及全局搜索速度;采用柯西、差分定向变异策略使算法跳出局部最优。通过标准测试函数测试表明改进后的随机分形搜索算法收敛速度及精度均有一定提高。最后通过锚杆钻臂参数整定仿真实验表明:改进后随机分形搜索算法整定的PID参数总体适应度值提高21%;各关节的量化指标表示改进后随机分形搜索算法跳出了局部最优,提高了整体寻优精度与速度。

先导式安全阀整定压力预测方法研究

以自主研制的先导式安全阀为研究对象,针对先导阀的感压控制结构,开展整定压力预测方法研究。根据动作功能和结构原理分析,提出了一种测量整定预紧力的方式,并研制了专用传感器。对样机进行适应性改造和传感器安装后,开展相关冷态实验研究。结果表明,关键力值的监测数据可用于安全阀整定压力的预测,但还需进一步考虑温度等运行参数和阀门结构设计参数的影响,优化预测算法。

架空-电缆混合线路接地故障距离保护整定研究

针对架空线与电缆的线路参数不均一,提出了架空-电缆混合线路接地距离保护的整定优化方法。分析了零序电流补偿系数对测量阻抗的影响,两侧保护分别采用从母线起混合线路全长70%的正序阻抗和零序阻抗来计算零序电流补偿系数;分析了故障处于不同位置时,架空线侧和电缆侧的保护所采集的故障相电压波形特征,发现电缆侧保护所采集的故障相电压含有较大幅值的非整次谐波,故架空线侧保护采用从母线起线路全长70%的正序阻抗作为整定阻抗,而电缆侧保护采用整条线路正序阻抗的70%作为整定阻抗。利用PSCAD建立了架空-电缆混合线路模型并进行故障仿真,结果表明,该方法可有效提高架空-电缆混合线路接地距离保护Ⅰ段的灵敏性。

基于遗传算法的绝热去磁制冷机中PID参数整定

在绝热去磁制冷系统中,PID控制器常用来控制等温磁化或等温去磁过程中磁热模块的温度稳定。由于ADR系统的非线性较强,传统的PID参数整定方法往往效果较差,实际ADR系统中PID的参数整定往往十分依赖于人工试错,耗费大量时间精力。而遗传算法在PID参数调试时对系统的依赖性小,非常适合复杂非线性系统的参数寻优。基于MATLAB语言和集总参数方法,实现了基于遗传算法的绝热去磁制冷机中GGG磁热模块的PID参数整定,为实际工程中的PID参数调节提供参考。

考虑多阻尼状态与限幅环节的新能源电力系统一次调频备用整定

一次调频是电力系统抑制扰动后频率变化的重要手段,该文针对新能源电力系统一次调频备用整定问题开展研究。首先,分析新能源电源渗透率上升对系统频率响应模型阻尼比的影响,建立适用于多阻尼状态的系统频率响应模型。随后,考虑新能源电源调频动态响应的快速性与同步电源调速器限幅值的差异性,提出计及多机调速器限幅环节的系统频率响应改进模型。接着,将构建的系统频率响应改进模型等价转化到时域,建立各类电源一次调频备用与系统扰动后频率最低点的时域解析关系,并进一步提出其线性化表征方法。最后,面向扰动后频率稳定要求,在新能源电力系统经济调度问题中添加一次调频备用约束,建立新能源电力系统一次调频备用整定模型。IEEE 39节点算例仿真结果表明该文提出模型的正确性与有效性。

自整定多元变分模态分解

多元变分模态分解(MVMD)作为变分模态分解(VMD)的多元扩展,在继承VMD优点的同时,也存在其分解性能很大程度上依赖于两个预置参数——模态数量K和惩罚系数α的问题。为此,该文提出一种自整定MVMD(SMVMD)算法。SMVMD采取了匹配追踪法的思想,通过频域的能量占比和模态正交性分别自适应地更新K和α。对仿真信号与真实案例的分析结果表明,所提SMVMD方法不仅有效解决了原MVMD的参数整定问题,而且表现出以下优势,(1)与MVMD相比,SMVMD抗模态混叠的能力更强,且对噪声和α值的变化都具有更好的鲁棒性。(2)与多元经验模态分解、快速多元经验模态分解和多元变分模态分解这些经典算法相比,SMVMD算法的分解误差最小,分解效果最好。