微惯性环节介入法与同阶闭环系统的稳定性

奈奎斯特判据是经典控制理论中最为重要的稳定性判据,但并不适用于同阶闭环系统。同时由于基本环节样式不全、开环传递函数含义易误解且使用不便,导致初学者对自控原理学习和理解的困扰。为此对频域法的一些概念和表达方式进行了梳理,对基本环节和控制系统进行了完整的分类,提出环路传递函数概念解决了开环传递函数含义易误解和使用不便的问题,提出微惯性环节介入法解决了同阶闭环系统稳定性判断的问题,环路传递函数、微惯性环节介入法、巨惯性环节与微阻尼振荡环节替代等方法大大地简化了系统特性的分析,从而完善了频域分析法及其知识体系。

受限空间下打纬机构力矩平衡分析及其调控策略

针对打纬机构惯性打纬力与打纬阻力不平衡造成的不利影响,建立打纬机构的力学模型,以四连杆打纬机构为例,确定打纬机构结构方向的调节方法,考虑空间受限情况进行定量仿真分析,对比分析不同调节方案对驱动力矩和输出力矩的影响,并分析不同杆长设计参数带来的运动特性。仿真结果表明:通过增设平衡构件和改变杆长比例可以有效地调控惯性打纬力;当打纬力不足时,转动惯量与角加速度后打纬力矩分别提升了约14.5%与3%,共同调节提升约17.8%;当打纬力过大时,通过尺度调节后力矩降低了约7.6%;转动惯量和角加速度是惯性打纬力的主要控制变量,通过调节这两个变量可满足不同条件下的织造工艺需求,并为打纬机构尺度及结构设计提供理论参考。

三端口柔性多状态开关多模式平滑切换控制策略

光伏整县推进和电动汽车快速发展造成配电网末端电压偏高等电能质量问题,基于区域柔性互联的柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)技术成为解决方案之一。针对柔性多状态开关PQ模式与VF模式间切换的波动及冲击性问题,提出在状态跟随控制器之后添加惯性环节,并改进相位预同步环节,可实现FMSS并离网工作模式的平滑切换。针对FMSS直流母线控制端的馈线故障导致系统运行崩溃问题,提出一种引入权值调节的控制策略,可实现系统稳定运行情况下,有功控制和直流母线电压控制的平滑切换。在MATLAB/Simulink环境下搭建了三端口FMSS仿真模型,对提出的控制策略进行了仿真验证,仿真结果实现了任意馈线故障下三端口FMSS无缝转供电功能。最后搭建物理实验平台,进一步验证了所提平滑切换策略的有效性。

全链路数字化转型过程中的组织惯性克服机制

数字经济时代,涵盖全场域的全链路数字化转型往往面临更广范围的历史束缚,使得传统企业深陷历史惯性囹圄,克服组织惯性成为传统企业实现数字化发展的首要任务。本文对飞鹤乳业的数字化转型实践过程进行探索性案例分析,探究传统企业全链路数字化转型过程中面临的组织惯性及其克服机制。研究发现:全链路数字化转型过程中,(1)组织惯性显现范围被扩大,企业面临跨功能认知惯性与跨功能结构惯性的变革阻力;(2)传统企业通过由外而内的资源编排方式来克服跨功能组织惯性阻力,且不同类别跨功能组织惯性克服的内在机理存在异质性。对于跨功能认知惯性克服,企业采用“外源型结构化-传承型能力化-置换型杠杆化”的资源编排策略;对于跨功能结构惯性克服,企业采用“外源型结构化-开拓型能力化-组合型杠杆化”的资源编排策略。本文不仅扩展了数字化转型情境下组织惯性的相关理论,还为传统企业成功推进数字化转型提供了实践指引。

弱电网下抑制谐波谐振的LCL型并网逆变器鲁棒性CCFAD方法

LCL型并网逆变器采用电容电流反馈有源阻尼在弱电网下进行并网电流控制时,如果系统环路谐振频率高于1/6的采样频率,数字控制延时会导致并网逆变器在较宽范围变化的电网阻抗影响下鲁棒性较差甚至失稳。通过分析指出,电容电流反馈有源阻尼环路可等效为并联在滤波电容两端的虚拟阻抗Zeq(s),表现出的负阻特性是造成系统失稳的主要原因。鉴于此,提出一种采用负一阶惯性环节进行电容电流反馈有源阻尼的鲁棒性方法,在电容电流阻尼环路中引入惯性环节,利用频率稳定性分析对所提方法进行详细论述,并给出相关参数的设计过程。理论分析表明,该方法可保证Zeq(s)在LCL滤波器谐振频率有效范围内始终处于正阻特性范围,不仅提高系统的稳定裕度,并网系统的谐波谐振也得到抑制。此外,该方法具有较好的灵活性,当采用电容电压反馈有源阻尼控制并进行锁相时,可节省一组电流传感器的使用。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。

风电机组的自同步电压源控制研究综述

电力系统正朝着高比例新能源和高比例电力电子装置的“双高”特征方向发展,电压源风电机组具备建立电压、自主快速支撑电网电压和频率的能力,有助于“双高”电力系统的安全稳定运行,为“双高”电力系统的构建提供了一种可能的电源侧解决方案。文章依照电压源控制方法发展的脉络,首先阐述了并网变换器的电压源控制方法,进而针对风电变流器的双变换器特征,总结了电压源控制在两种主流风电机组中的应用,包括稳态频率响应和电网故障下的限流控制及暂态电压支撑等,给出了风电机组自同步电压源技术的现状。最后,对电压源风电机组大规模应用面临的技术挑战进行了展望,指出了技术攻关的方向。

PMSG风机直流电容虚拟惯性控制及惯性影响分析

为解决风电在电力系统中渗透率不断增加而导致的电网惯量不断降低的问题,提出了永磁直驱风机参与电网频率调节的直流电容虚拟惯性控制。该虚拟电容控制能够耦合直流电压和交流频率,利用储存在直流电容中的静电能提供惯性支撑,并能有效地抑制频率变化的斜率和减小最大频率偏差,提高频率的动态特性。此外,详细研究了影响虚拟惯性时间常数的关键参数以及虚拟惯性时间常数与直流电容的确切关系,并给出了相关参数的选取方法。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真算例,仿真结果表明直流电容虚拟惯性控制能够准确模拟同步发电机的惯性响应,其控制性能优于传统转子虚拟惯性控制。

高阶惯性环节状态反馈极点配置的一种简易方法

控制系统的各种特性和各种品质指标,很大程度上是由系统的极点位置所决定的。因此,系统综合指标的形式之一,是在s平面上给出一组所希望的极点。所谓极点配置就是通过反馈阵的选择,使闭环系统的极点,恰好处于所希望的一组极点的位置上。即是仅通过状态反馈,就能任意配置极点。对于一个确定的状态反馈极点配置问题,当采用不同的方法去求解时,可以得到不同的状态增益阵。这说明了状态反馈极点配置问题解的不唯一性。由于状态反馈极点配置问题的求解方法具有较强的理论性和一定的计算工作量,因而,常常会影响在工程环境中的应用。该文提供一种方法,当被控对象为高阶惯性环节时,可运用代数学中普遍应用的二项式定理,将高阶惯性环节的状态反馈极点配置问题的矩阵运算转换成代数运算,从而简化了状态反馈极点配置问题的求解过程。该方法简单实用,仿真试验结果表明了该算法的有效性。

无刷直流电机模型参数的频域辨识

标准继电辨识的方法测试过程不需要独立的信号发生装置、测试过程中调速系统处于闭环状态,能够有效抑制扰动,最大限度减小测试对调速系统的影响等,但该方法辨识精度较低。针对这一问题,在对标准继电辨识方法进行改进的基础上,提出了适用于无刷直流电机的连续继电辨识方法。该方法通过两次连续的继电反馈试验,获得电机Nyquist曲线上两点的频率特性,进而推导出无刷直流电机模型参数的解析式。最后,以一个无刷直流电机实验为例,运用连续继电辨识的方法求出该电机模型的参数。仿真结果表明,连续继电辨识方法对无刷直流电机模型参数的辨识精度高,效果好。

基于卡尔曼预测器的纸张水分和定量预测控制

针对造纸生产线上纸张定量水分控制系统存在的大惯性、大时滞及强耦合问题,提出了一种控制方法。使用静态解耦的办法使得系统分解成为水分和定量两个独立的控制回路,将卡尔曼预测器引入控制回路,利用卡尔曼预测器进行水分、定量值及其控制输出量的最优预测估计,用以抑制大惯性、大时滞环节对生产过程造成的影响。生产实践及仿真对比结果表明控制效果良好。

锅炉蒸汽温度串接多容小惯性全补偿前馈控制

提出了电站锅炉蒸汽温度控制系统采用串接多容小惯性环节方式实现全补偿前馈控制的设计方案。仿真结果表明,前馈控制效果及其鲁棒性与串接多容小惯性时间常数有关;多容小惯性环节的分母多项式阶数应等于分子多项式阶数。串接多容小惯性全补偿前馈控制方法克服了全补偿前馈控制器的可实现性问题。

基于超前滞后环节虚拟惯性的VSG控制策略

针对现有基于一阶环节虚拟惯性的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)并网PQ控制系统,其VSG功率控制稳态和动态特性的调节存在矛盾,即若减小VSG功率超调,则会导致功率响应减慢和稳态误差增大,为此提出基于超前滞后环节虚拟惯性的VSG控制策略,该控制策略在原有一阶惯性环节基础上,增加一个超前环节,形成超前滞后惯性环节。通过调节超前环节系数,可改变有功闭环传递函数的零极点位置,在确保功率稳态控制性能的同时,加快了VSG的功率响应速度,增大了系统阻尼,从而有效减小了VSG动态过程中其储能单元的功率冲击。通过仿真和实验验证所提方案的有效性。

蓄电池与超级电容复合电源功率控制研究

蓄电池高比能量与超级电容的高功率密度特性可优势互补构成蓄电池(B)+超级电容(UC)型复合电源。由于子电源性能不同,对此复合双电源进行瞬时功率研究,提出对蓄电池瞬时功率进行高频响应抑制而对超级电容功率输出不予限制的控制方案。系统采用分级管理解决方案并利用CAN通讯交互信息,进行功率分配以及标准工况实验以证明控制方案正确、可靠。此解决方案计算开销小易于工程化实现。

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.

微型计算机控制的机舱巡回监视系统特殊故障例析

某轮由微型计算机控制的机舱巡回监视系统显示主机排烟温度出现异常现象，此文从理论上对这一故障从几方面进行了较深入的分析和探讨，并阐述了故障的原因和解决方法。

运动非对称大惯量调速系统控制方法研究

受放能元件饱和限制,储能飞轮系统升、降速过程具有很强的非对称特性。针对这种运动非对称大惯量系统,提出一种把升、降速单一模型通过软件复合对系统进行控制的方法,并构建了相应的控制系统。实验结果表明:这种复合控制方法运用在大惯量、运动非对称飞轮系统中是可行的,同单一模型控制相比,在其他指标变化很小的情况下响应时间减少约12%。

基于改进粒子群算法的发动机曲柄连杆机构优化

发动机曲柄连杆机构的结构及其参数与发动机性能有着密切关系,对其进行参数优化具有重要意义。针对发动机曲柄连杆机构易出现运动不平衡而降低发动机性能的问题,提出了利用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)进行优化,建立了相应优化设计的数学模型。通过优化使发动机在2000 r/min时,曲柄连杆机构的最大正向惯性力减小16.5%,最大反向惯性力降低14.2%。结果表明,改进的PSO算法收敛速度快,计算精度高,具有较强的全局最优解搜索能力,能有效解决机构优化设计问题。

微机监视与报警系统的分析和检修

某轮由微型计算机控制的集中监视与报警系统显示主机排烟温度出现异常现象 ,文章从理论上对这一故障从几方面进行了较深入的分析和探讨 。

基于双闭环控制系统的单片机驱动步进电机

在各种复杂控制系统中,双闭环控制系统占有较大比重,它具备较好的抗干扰能力、适应性和控制质量,因此在复杂的过程控制工业中得到了广泛的应用。文中对双闭环控制系统的特点和主副回路设计进行了详述,设计了驱动步进电机的双闭环控制系统。仿真结果表明该系统具有优良的控制精度和稳定性。

PLC控制的等速运动实验台设计

等速运动及等速设备在康复医疗和体育健身领域具有无可比拟的优点和广阔的应用前景,深入研究等速运动并研发等速设备意义重大。介绍了等速运动的概念和特点,通过搭建以PLC控制交流伺服电机,以扭矩传感器检测实时转矩,以触摸屏实现人机交互的实验台来实现等速运动,同时解释了PLC程序的设计方法及实现等速运动过程中遇到的问题。所设计的等速运动实验台各参数满足要求,功能完备,用户体验良好。证明"PLC+交流伺服电机"的结构可用于实现等速运动。