Force Control Compensation Method with Variable Load Stiffness and Damping of the Hydraulic Drive Unit Force Control System

Each joint of hydraulic drive quadruped robot is driven by the hydraulic drive unit（HDU）, and the contacting between the robot foot end and the ground is complex and variable, which increases the difficulty of force control inevitably. In the recent years, although many scholars researched some control methods such as disturbance rejection control, parameter self-adaptive control, impedance control and so on, to improve the force control performance of HDU, the robustness of the force control still needs improving. Therefore, how to simulate the complex and variable load characteristics of the environment structure and how to ensure HDU having excellent force control performance with the complex and variable load characteristics are key issues to be solved in this paper. The force control system mathematic model of HDU is established by the mechanism modeling method, and the theoretical models of a novel force control compensation method and a load characteristics simulation method under different environment structures are derived, considering the dynamic characteristics of the load stiffness and the load damping under different environment structures. Then, simulation effects of the variable load stiffness and load damping under the step and sinusoidal load force are analyzed experimentally on the HDU force control performance test platform, which provides the foundation for the force control compensation experiment research. In addition, the optimized PID control parameters are designed to make the HDU have better force control performance with suitable load stiffness and load damping, under which the force control compensation method is introduced, and the robustness of the force control system with several constant load characteristics and the variable load characteristics respectively are comparatively analyzed by experiment. The research results indicate that if the load characteristics are known, the force control compensation method presented in this paper has positive compensation effects on the load characteristics variation, i.e., this method decreases the effects of the load characteristics variation on the force control performance and enhances the force control system robustness with the constant PID parameters, thereby, the online PID parameters tuning control method which is complex needs not be adopted. All the above research provides theoretical and experimental foundation for the force control method of the quadruped robot joints with high robustness.

燃煤机组锅炉负荷偏差分析模型与评价系统

“双碳”大背景下我国上网新能源装机发展十分迅速。为了加大电网对新能源发电的消纳,燃煤发电机组频繁参与深度调峰导致了机组实际负荷与自动发电控制(AGC)指令负荷出现较大偏差。针对这一技术难题,以锅炉及其辅助设备为对象,研究构建了锅炉机组本体及其辅助设备的实际出力模型、应有出力模型和最大出力模型,建立了用以分析评价锅炉机组负荷偏差原因及诊断与预警的分析评价系统,并将该系统在电厂中进行了验证。结果表明:该分析评价系统可有效地对锅炉及其辅助设备的出力故障进行早期预警和诊断,可有效提高机组运行的可靠性、安全性与经济性。

利用热网蓄能辅助供热机组调频的控制研究

随着如风电、太阳能等可再生能源的并网,使得火电机组需要进行深度调峰且快速响应调度指令。然而,传统的负荷调节控制方法难以使得机组应对调度指令的频繁变化。火电机组热网包含着大量的管道与热力设备,它们均具有很强的蓄热能力,合理利用其蓄热可在短时间内提升机组负荷响应速度。针对上述问题,对利用热网蓄能辅助供热机组负荷调节进行了研究,并设计了基于调度指令与负荷响应偏差的协调控制系统。仿真结果表明,所设计的协调控制系统能够提高机组负荷响应调度指令的能力,且保证供热压力的稳定。

考虑短期负荷的新能源电力系统AGC机组动态优化调度

为控制AGC机组动态调节量,实现对机组调度过程的优化,以某新能源电力系统为例,开展考虑短期负荷的AGC机组动态优化调度方法设计研究。将短期负荷率为1及一段时间内等值负荷的均值变化为最优调度目标,设计考虑短期负荷的新能源电力系统AGC机组调度目标函数,根据系统运行需求,进行目标函数的约束;根据电力系统在运行中的CPS标准,计算AGC机组动态调节量,实现对电力系统的分区优化调度。对比实验结果表明:使用该方法进行AGC机组动态优化调度,可以控制AGC机组动态调节量在一个相对较低的水平,以此种方式,降低AGC机组辅助服务费用与机组运行中的机组调节压力,实现对新能源电力系统运行的全面优化。

深度调峰背景下火电机组变负荷过程蒸汽参数反馈特性

随我国“双碳”战略提出,可再生能源发电装机容量不断增加,火电机组在电网调峰中发挥越来越重要的作用。为研究火电机组变负荷过程中的蒸汽参数反馈特性,以某300 MW火电机组为研究对象,在Dymola平台建立该机组动态模型,并在模型中嵌入通用的电厂控制配置,研究不同幅度负荷变化、不同速率负荷变化时机组的汽温特性。结果表明:相同速率变负荷过程中,由于嵌入主蒸汽温度控制系统,主蒸汽温度变化范围较小,由于不涉及再热汽温调整策略,再热蒸汽温度变化范围较大,最低为529.0℃;相同幅度负荷变化过程中,负荷变化速率越慢,主蒸汽温度偏离额定值的偏差越小,不同变负荷速率下再热蒸汽温度变化趋势相同,且最终都达到相同的稳定值。

改进人工势场法的无人船航行自动避障系统

以保护无人船航行安全为目的,设计改进人工势场法的无人船航行自动避障系统。该系统利用信息感知与处理模块将无人船的航行计划、气象数据存储岸基础数据库后,通过卫星通信方式将其传输到船端数据库内,再通过反馈模块获取无人船航向、航速和航行环境图像后,通过信息感知与处理模块内的感知信息融合单元进行融合处理并存储到船端数据库内;决策模块通过调取船端数据内信息后,识别无人船航行环境中的障碍物并使用改进人工势场的碰撞路径规划方法规划无人船航行路径,然后将路径规划结果发送到避障控制执行模块内。该模型通过无人船载控单元控制无人船动力体系,实现无人船航行自动避障。实验表明,该系统运行稳定性较佳,可有效控制无人船躲避航行环境中的障碍物,应用效果较为显著。

考虑多维时域特征的行业中长期负荷预测方法

中长期负荷预测是电力系统规划与设计的重要依据,准确的行业中长期负荷预测能为电网布局规划、检修计划制定等提供决策支撑。在此背景下,针对行业中长期负荷隐含的多维时域特征,提出一种基于分解和预测思想的行业中长期负荷预测方法。首先,构建了基于周期趋势分解算法的行业中长期负荷特征分解模型,以得到分别表征行业负荷变化趋势性、周期性以及随机性特征的趋势分量、周期分量及残差分量;接着,针对分解得到的各维度分量,分别构建了基于门控循环单元的行业负荷全局趋势特征提取与预测模型、基于卷积神经网络的负荷周期局部特征提取模型,以及基于改进自适应高斯核密度估计的负荷残差概率密度预测模型,由此形成考虑多维时域特征的行业中长期负荷预测方法。最后,以中国某市化工行业负荷数据为例,验证了所提预测方法的有效性。

首台超临界再热型双抽背压机组甩100%负荷试验分析

汽轮发电机组甩负荷试验目的为测取甩负荷后最高飞升转速变化曲线,通过对调节系统的动态特性分析考核汽机数字电液调节系统(digital electro-hydraulic control system,DEH)在甩负荷时的控制性能,通过对中国首台套超临界双抽背压式汽轮机组甩100%负荷试验结果进行分析,提出了在甩100%负荷过程中关键的控制点,尤其是甩负荷过程中的旁路控制、燃料控制、主蒸汽压力控制、给水控制、转速控制等方面进行充分分析研究,并进行了100%甩负荷试验,最终实现了在甩全负荷工况下的供热,各参数均良好,对热网产生的波动很小,有效提高了事故工况下的保障供热能力。本机组甩负荷后,转速飞升最大值3113 r/min,动态超调量3.77%,实现了超临界再热型双抽背压机组100%甩负荷试验一次成功,也为超临界双抽背压机组供热稳定性提高了良好的技术支撑。

某电厂脱硫系统节能降耗运行方式优化

某电厂2号600 MW机组为降低脱硫系统运行期间系统能耗,通过对脱硫系统运行数据的分析、计算和诊断,结合设备和系统的设计资料,对影响脱硫系统能耗的各项参数进行优化调整,在现有边界条件下降低了脱硫系统耗电率,为节能优化运行提供了借鉴与参考。

加速指令前馈控制策略在超超临界机组CCS优化应用

以660 MW机组协调控制为研究对象,通过对机组协调特性进行研究,分析其影响锅炉反应滞后的原因,提出一种基于给水加速指令、燃料加速指令的前馈控制策略,将一定的前馈量叠加到给水主控及燃料主控之中。试验结果表明,基于给水加速指令-燃料加速指令的协调控制系统,能够更好适应机组变负荷工况,很好解决机组在快速升降负荷时,锅炉侧压力稳定变化问题。

基于光纤光栅技术顶盖螺栓载荷智能监测系统工程应用的研究

水轮发电机组顶盖为机组重要的承载部件之一,顶盖螺栓长期受轴向水推力、转轮上腔水压脉动等交变载荷,螺栓连接的可靠性和安全性对整个机组的正常运行有着至关重要的作用。本文提出了一种基于光纤光栅传感的顶盖螺栓载荷智能监测系统,介绍了传感器设计原理、传感器结构和监测系统设计,应用该系统测量了抽水蓄能电站顶盖螺栓安装时的预紧力及机组停机转抽水调相、抽水调相转抽水、抽水转停机、停机转发电、发电转停机等工况下的螺栓轴力变化。根据测量结果可得出圆周方向均布8颗螺栓同一工况下轴力变化趋势一致,但同一工况下不同位置的螺栓轴力变化量存在差别。采用螺栓载荷智能监测系统对水轮机组顶盖螺栓轴力进行实时监测,可以超前诊断预防不安全事故的发生,为数字化电厂的日常运行监督、检修改造提供技术依据。

传统能源行业基于数字孪生技术的负荷灵活控制应用探索

面对新能源在供电结构中比例不断提升的环境,传统能源行业需要利用火电灵活控制技术协助进行电网调峰调频。本文围绕国内某660MW火电机组制粉系统,基于数字孪生方法论,对其软硬件进行改造,提出针对火力发电厂制粉系统全生命周期的四层架构,构建了火电机组制粉系统物理几何模型、数据仿真模型、机理模型及通信模型,引入回归模型和神经网络算法,通过模型优化及应用决策,提出了优化制粉系统运行参数的建议,在实践中通过创新性优化制粉系统,达到了提高火电机组负荷控制灵活性的目的,为今后数字孪生在火电机组的负荷灵活控制应用提供借鉴。

高压电机及开关电气试验自动化系统设计及数据处理

该文设计一种可用于高压三相异步电动机性能试验和出厂检验的高压电机及开关电气试验自动化系统,可自动完成对试验样机电压、电流、功率等参数的精确测量和智能分析。该文首先介绍该系统的整体架构,随后概述高压电气试验主回路、测量子系统和高压电气开关试验结构的设计要点。最后,在分析空载试验的数据处理方法的基础上,总结高压电气开关试验的控制策略,结果表明,该系统可精确控制电流源主控开关的闭合,符合设计要求。

考虑地震动持时效应的加载制度对结构的影响

历次大地震震害表明,地震动持时对工程结构累积损伤有显著影响,长持时地震动作用下结构损伤明显加重,因此,确定地震动持时对结构地震反应及损伤的定量影响成为热门研究课题。拟静力试验是模拟结构地震反应的重要手段,但目前其加载制度未考虑地震动持时影响。选取考虑俯冲区长持时地震动作用的加载制度和规范建议的加载制度,利用OpenSees有限元软件建立RC柱结构模型,对比分析了FB、DB、HB梁柱单元,选择与试验符合较好的HB梁柱单元进行模拟,结果分析表明:长持时加载制度会不同程度增大结构的耗能退化和刚度退化,规范建议的加载制度不能体现长持时地震动作用下结构的反应。

地源热泵冷热源耦合供能最优运行策略

为避免地源热泵及其耦合系统运行存在冷热量不匹配,无法达到最佳节能效果的问题,本文通过结合实际项目,对办公建筑的夏季冷负荷和冬季热负荷需求进行模拟,分析地源热泵耦合不同冷热源系统的运行工况,建立多目标理论优化运行模型。研究结果表明,方案一中地源热泵耦合制冷机组为最优运行方案,系统综合能效比为4.15,系统效率优于其余方案,且运行能耗最低为103.8万kWh。本论文研究结果可对北京区域的地源热泵系统应用形式提供参考,有利于地源热泵及耦合系统在华北地区的推广和应用。

火力发电厂一机双塔运行改造经济性分析

火力发电厂夏季长期处于1台机组停备状态下,为研究电厂循环水系统在夏季一机双塔运行的经济性,提出将扩大单元制循环水系统在冷却塔附近的联通方案。按照2018年的单机运行时间,对单台机组不同负荷工况下进行分析计算,改造后按照2018年负荷率估算年运行收益81.55万元,回收期约3.1年,2020年运行数据验证了该方案具有显著的经济效益。

基于片区水环境容量的吴江区污水处理系统优化布局

在污染源计算和控制单元划分的基础上,核算了苏州市吴江片区内部各个控制单元的水环境容量,并在此基础上对重点排污单元的污水处理系统进行了优化布局。通过将吴江片区划分为29个控制单元,计算得到其COD_(Cr)、氨氮和TP的水环境容量分别为91 594.91、3 527.62 t/a和476.66 t/a,其中,浦南片区的平望镇和盛泽镇污染负荷超标严重。根据污染源现状分析得到吴江片区主要污染来源为城镇生活源、工业点源和城镇径流面源。通过对污水厂布局调查研究发现,现状污水厂布局散乱,超负荷运行现象普遍。依据水环境容量计算值,对平望浦南区域和盛泽镇污水厂进行优化布局,使得其COD_(Cr)和氨氮入河量均不超过水环境容量,同时建议加强农田面源污染、城镇径流污染等面源污染管控,促进吴江片区水环境质量改善。

基于QWDAE和HWMHGRU融合的电力系统短期负荷预测模型

为提升电力系统短期负荷预测精度,提出量子加权降噪自编码器和高速通道多层级门控循环单元神经网络融合的短期负荷预测模型。首先利用量子信息处理机制,采用量子加权神经元构建量子加权降噪自编码器,挖掘负荷序列中的有效信息作为输入特征;然后提出具有两级门控结构和高速通道结构的高速通道多层级门控循环单元,构成量子加权降噪自编码器和高速通道多层级门控循环单元融合的短期负荷预测模型。仿真结果表明,所提模型具有较好的预测精度和预测稳定性。

某中央空调系统磁悬浮制冷主机启动加载功率异常分析

某采用磁悬浮空调制冷机组制冷的中央空调系统在冷负荷增加条件下加载启动机组时,存在系统功率突增和突降现象。本文通过分析机组和输配系统各组成部分耗电功率及系统效率的变化情况,同时对比实验模拟工况,分析项目现场运行逻辑和控制的合理性,给出精细化运行调节方案。

采用辐射能反馈信号的火电单元机组负荷控制系统仿真研究

针对目前单元机组承担调峰任务 ,负荷增减频繁的现象 ,引入锅炉炉膛辐射能信号作为中间被调量 ,对锅炉燃烧率进行反馈控制 ,构成新的单元机组负荷协调控制方式。仿真研究结果表明 ,该控制系统能够提高机组负荷的跟踪性能 ,有效地克服锅炉燃烧率内扰对机组运行的影响 ,显著提高了系统的控制品质 。