在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴重的今天，風力發(fā)電已經(jīng)成為綠色可再生能源的一個重要途徑。雙饋電機變速恒頻(VSCF)發(fā)電是通過對轉子繞阻的控制來實現(xiàn)的，而轉子回路流動的功率是由發(fā)電機運行范圍所決定的轉差功率，因而可以將發(fā)電機的同步轉速設定在整個運行范圍的中間。如果系統(tǒng)運行的轉差率范圍為±30％，則最大轉差功率僅為發(fā)電機額定功率的30％，因此交流勵磁變換器的容量可大大減小，從而降低成本。該變換器如果加上良好的控制策略，則系統(tǒng)運行將具有優(yōu)越的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運行性能，非常適用于風能這種隨機性強的能源形式。本文對變速恒頻雙饋機風力發(fā)電系統(tǒng)的若干關鍵技術，如空載柔性并網(wǎng)、帶載柔性并網(wǎng)、解列控制、最大功率點跟蹤、電網(wǎng)電壓不平衡運行、低電壓故障穿越等問題進行了深入研究，論文的主要工作如下： 根據(jù)交流勵磁變速恒頻風力發(fā)電的運行特點，將電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方法應用在雙饋發(fā)電機的并網(wǎng)發(fā)電控制上。研究了一種基于電網(wǎng)電壓定向的雙饋機變速恒頻風力發(fā)電柔性并網(wǎng)控制策略，在變速條件下實現(xiàn)無電流沖擊并網(wǎng)和輸出有功、無功功率的解耦控制，建立了交流勵磁發(fā)電機柔性并網(wǎng)及穩(wěn)態(tài)運行的控制模型，對柔性并網(wǎng)及其逆過程的解列分別進行了仿真和實驗研究。 提出了一種以向電網(wǎng)輸送凈電能最多為目標的最大功率點跟蹤控制策略，在不檢測風速情況下，能夠自動尋找并跟隨最大功率點，且不依賴風力機最佳功率特性曲線，提高了發(fā)電系統(tǒng)的凈輸出能力，具有良好的動、靜態(tài)性能。仿真和實驗結果證明了本控制策略的正確性和有效性。 對網(wǎng)側變換器分別進行了幅相控制和直接電流控制策略的研究。結果表明：幅相控制策略簡單實用，可以得到正弦波電流，且波形諧波小，實現(xiàn)了單位功率因數(shù)運行，但響應速度相對較慢；而直接電流控制策略具有網(wǎng)側電流閉環(huán)控制，使網(wǎng)側電流動、靜態(tài)性能得到提高，實現(xiàn)對系統(tǒng)參數(shù)的不敏感，增強了電流控制系統(tǒng)的魯棒性，但算法相對復雜。 在電網(wǎng)不平衡條件下，如果以傳統(tǒng)的電網(wǎng)電壓平衡控制策略設計PWM整流器，會使系統(tǒng)出現(xiàn)不正常的運行狀態(tài)。為了提高三相PWM整流器的運行性能，本文對電網(wǎng)電壓不平衡情況下三相PWM整流器運行控制策略進行了改進，研究了消除負序電流和抑制輸入功率二次諧波的控制策略，實現(xiàn)了線電流正弦、負序輸入電流為零及總無功功率輸入為最小的目標。 為了提高VSCF風力發(fā)電系統(tǒng)的運行能力，本文對電網(wǎng)故障時雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制(LVRT)進行了研究，在不改變系統(tǒng)硬件結構的情況下，通過改變勵磁控制策略來實現(xiàn)LVRT；在電網(wǎng)故障時使電機和變換器安全穿越故障，保持不脫網(wǎng)運行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
上傳時間： 2013-07-09
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本文分析了永磁同步直線電動機的運行機理與運行特性，并通過坐標變換，分別得出了電機在a—b—c，α—β、d—q坐標系下的數(shù)學模型。針對永磁同步直線電機模型的非線性與耦合特性，采用了次級磁場定向的矢量控制，并使id=0，不但解決了上述問題，還實現(xiàn)了最大推力電流比控制。為了獲得平穩(wěn)的推力，采用了SVPWM控制，并對它算法實現(xiàn)進行了研究。 針對速度環(huán)采用傳統(tǒng)PID控制難以滿足高性能矢量控制系統(tǒng)，通過對傳統(tǒng)PID控制和模糊控制理論的研究，將兩者相結合，設計出能夠在線自整定的模糊PID控制器。將該控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器應用于速度環(huán)，以提高系統(tǒng)的動靜態(tài)性能。 在以上分析的基礎上，設計了永磁同步直線電機矢量控制系統(tǒng)的軟、硬件。其中電流檢測采用了新穎的電流傳感器芯片IR2175，以解決溫漂問題；速度檢測采用了增量式光柵尺，設計了與DSP的接口電路，通過M/T法實現(xiàn)對電機的測速。最后在Matlab/Simlink下建立了電機及其矢量控制系統(tǒng)的仿真模型，并對分別采用傳統(tǒng)PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系統(tǒng)進行仿真，結果表明采用模糊PID控制具有更好的動態(tài)響應性能，能有效的抑制暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)下的推力脈動，對于負載擾動具有較強的魯棒性。
上傳時間： 2013-07-04
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船舶自動操舵儀又稱自動舵，用來保持船舶在給定航向或航跡上航行，是船舶操縱的關鍵設備。船舶自動舵尚沒有專用的故障診斷系統(tǒng)，當前的維修方法不能滿足快速保障和應急保障的需要。本文結合某型自動舵微機通道故障診斷科研項目，重點論述某型自動舵數(shù)字控制系統(tǒng)的故障診斷設計與實現(xiàn)，研究了基于模糊推理的船舶自動舵故障診斷專家系統(tǒng)和基于支持向量機的船舶自動舵模擬電路故障診斷方法。 對某型自動舵充分調研，在了解系統(tǒng)軟、硬件的總體技術要求和指標的基礎上，建立檢測對象的數(shù)學模型和物理模型。確定故障檢測的對象特點，為系統(tǒng)故障仿真、參數(shù)辨識做好準備，并為后續(xù)的故障檢測、診斷方法研究提供了參考。 結合某型自動舵數(shù)字控制系統(tǒng)實際情況，確定其故障診斷系統(tǒng)采用分層遞階結構。系統(tǒng)底層為基于嵌入式微處理器的信號檢測單元，負責獲取微機通道的總線控制權以及信號預處理；系統(tǒng)中間層為通訊子系統(tǒng)，負責對底層多個檢測單元信息集中傳送；系統(tǒng)頂層為故障診斷和顯示子系統(tǒng)，負責對微機通道的信息進行綜合評價，得出最終診斷結論。 船舶自動舵系統(tǒng)結構繁雜，很多故障很難用精確的公式將它表示出來，提出了基于模糊推理的船舶自動舵故障診斷專家系統(tǒng)，提高了自動舵故障診斷準確性。該系統(tǒng)將模糊數(shù)學、模糊診斷原理及專家經(jīng)驗相結合，采用模糊產(chǎn)生式知識表示法，確定模糊關系矩陣及語義距離，設計相關硬件平臺，實現(xiàn)了船舶自動舵故障診斷模糊專家系統(tǒng)的各個功能模塊。 為解決船舶自動舵模擬電路故障診斷復雜多樣難于辨識的問題，提出了基于支持向量機的故障診斷方法。該方法通過電路仿真分析，給出了各故障模式下電壓頻率響應，提取具有代表性的故障特征，建立了以支持向量機為基礎的模擬電路故障診斷模型。實驗結果證明，該方法可有效診斷模擬電路中的元件故障，且對于元件容差引起的故障診斷模型的不確定性具有較強的魯棒性，滿足非線性電路的故障診斷要求。
標簽： 自動 故障診斷 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術的發(fā)展，交流電源系統(tǒng)的電能質量問題受到越來越多的關注。傳統(tǒng)的整流環(huán)節(jié)廣泛采用二極管不控整流和晶閘管相控整流電路，向電網(wǎng)注入了大量的諧波及無功，造成了嚴重的污染。提高電網(wǎng)側功率因數(shù)以及降低輸入電流諧波成為一個研究熱點。功率因數(shù)校正技術是減小用電設備對電網(wǎng)造成的諧波污染，提高功率因數(shù)的一項有力措施。本文所做的主要工作包括以下幾部分： 1.分析了單位功率因數(shù)三相橋式整流的工作原理，這種整流拓撲從工作原理上可以分成兩部分：功率因數(shù)補償網(wǎng)絡和常規(guī)整流網(wǎng)絡。在此基礎上，為整流電路建立了精確的數(shù)學模型。 2.這種單位功率因數(shù)三相橋式整流的輸入電感是在額定負載下計算出的，當負載發(fā)生變化時，其功率因數(shù)會降低。針對這種情況，提出了一種新的控制方法。常規(guī)整流網(wǎng)絡向電網(wǎng)注入的諧波可以由功率因數(shù)補償網(wǎng)絡進行補償，所以輸入功率因數(shù)相應提高。負載消耗的有功由電網(wǎng)提供，補償網(wǎng)絡既不消耗有功也不提供任何有功。根據(jù)功率平衡理論，可以確定參考補償電流。雙向開關的導通和關斷由滯環(huán)電流控制確定。在這一方法的控制下，雙向開關工作在高頻下，因此輸入電感值相應降低。仿真和實驗結果都表明：新的控制方法下，負載變化時，輸入電流仍接近于正弦，功率因數(shù)接近1。 3.根據(jù)IEEE-519標準對諧波電流畸變率的要求，為單位功率因數(shù)三相橋式整流提出了另一種控制方法。該方法綜合考慮單次諧波電流畸變率、總諧波畸變率、功率因數(shù)、有功消耗等性能指標，并進行優(yōu)化，推導出最優(yōu)電流補償增益和相移。將三相負載電流通過具有最優(yōu)電流補償增益和相移的電流補償濾波器，得到補償后期望的電網(wǎng)電流，驅動雙向開關導通和關斷。仿真和實驗都收到了滿意的效果，使這一整流橋可以工作在較寬的負載范圍內。 4.單位功率因數(shù)三相橋式整流中直流側電容電壓隨負載的波動而波動，為提高其動、靜態(tài)性能，將簡單自適應控制應用到了直流側電容電壓的控制中，并提出利用改進的二次型性能指標修改自適應參數(shù)的方法，可以在實現(xiàn)對參考模型跟蹤的同時又不使控制增量過大，與常規(guī)的PI型簡單自適應控制相比在適應律的計算中引入了控制量的增量和狀態(tài)誤差在k及k+1時刻的采樣值。利用該方法為直流側電壓設計了控制器，并進行了仿真與實驗研究，結果表明與PI型適應律相比，新的控制器能提高系統(tǒng)的動態(tài)響應性能，負載變化時系統(tǒng)的魯棒性更強。
上傳時間： 2013-06-15
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本文在此背景下，針對非線性PID控制、自抗擾控制以及Smith預估器和前饋控制展開研究。為了提高控制器的穩(wěn)定性和魯棒性，設計了ADRC-Smith預估控制器和前饋ADRC控制器，將其應用于大時滯溫度控制系統(tǒng)，并在此基礎上設計了吹塑機控制系統(tǒng)解決方案，通過大量的理論研究、仿真和實驗，實現(xiàn)了良好的控制效果。論文的主要工作有： 1.研究了自抗擾技術和溫度控制的現(xiàn)狀以及溫度控制的特點。 2.研究了ADRC的發(fā)展史，深入了解ADRC的原理與優(yōu)點。ADRC在控制非線性對象時比PID具有更好的控制性能，但是參數(shù)調節(jié)理論不完善，阻礙了其廣泛應用。 3.通過MATLAB仿真，得到ADRC參數(shù)之間的內在規(guī)律，通過將ADRC的參數(shù)統(tǒng)一到一個時間因子上，達到簡化調節(jié)參數(shù)個數(shù)的目的，從而降低調試難度，同時，在無時滯溫控實驗平臺上進行實驗，驗證了參數(shù)調節(jié)規(guī)律的可行性。 4.自抗擾控制器在大時滯溫控上的應用，以前文獻一般將時滯環(huán)節(jié)等效成一階慣性環(huán)節(jié)，這樣就要求增加ADRC的階次，增加了調節(jié)參數(shù)個數(shù)，在參數(shù)調節(jié)理論不完善的情況下無疑是增加了調試難度。本文將ADRC分別與Smith預估器和前饋控制器相結合，設計了ADRC-Smith預估控制器和前饋ADRC控制器來解決具有大時滯控制問題。這兩類新控制器的優(yōu)點是不增加ADRC的階次，是解決不確定大時滯被控對象的新途徑，也是ADRC控制器實際應用上的一次創(chuàng)新。 5.在可編程計算機控制器(PCC)搭建的大時滯溫控實驗平臺上進行實驗，將前饋ADRC控制器和貝加萊專用溫度控制器PIDXH的控制效果進行比較，實驗結果表明前饋ADRC控制器在穩(wěn)定性、魯棒性等方面都優(yōu)于PIDXH控制器。 6.研究了吹塑機控制系統(tǒng)解決方案，并在吹塑機上實驗前饋ADRc控制器，得到了良好的控制效果，進一步驗證了算法的可行性。
標簽： 自抗擾 控制器 溫控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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標簽： Verilog
上傳時間： 2013-06-23
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工業(yè)生產(chǎn)過程中，時滯對象普遍存在，同時也是較難控制的，尤其是大時滯對象的控制一直都是一個難題。而很多溫度控制系統(tǒng)都是屬于大時滯系統(tǒng)，常見的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實際應用中表現(xiàn)了比較理想的控制效果，但它仍然屬于將參數(shù)整定與系統(tǒng)控制分開處理的離線整定方法，如果工況發(fā)生變化就必須重新調整參數(shù)。針對這一問題，為了實現(xiàn)時滯系統(tǒng)參數(shù)自整定的控制，本文將神經(jīng)網(wǎng)路控制、模糊控制和PID控制結合起來，設計了基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應PID控制器。 首先，本論文分析了時滯系統(tǒng)的特點，討論了幾種時滯系統(tǒng)較為成熟的常規(guī)控制算法：微分先行控制算法、史密斯預估控制算法、大林控制算法，并深入研究了它們的控制性能；并且通過仿真對這三種控制方法在溫控系統(tǒng)中的控制性能進行了比較。 其次，在分析PID參數(shù)自整定傳統(tǒng)方法的基礎上，設計了一種改進方法，并設計了相應的控制器。該控制器綜合了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制和PID控制各自的長處，既具備了模糊控制簡單有效的控制作用以及較強的邏輯推理功能，也具備了神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應、自學習的能力，同時也具備了傳統(tǒng)PID控制的廣泛適應性。該方法不需要離線整定參數(shù)，實現(xiàn)了在線自整定參數(shù)。仿真實驗表明了該控制器對模型和環(huán)境都具有較好的適應能力和較強的魯棒性。 最后將基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應PID控制器應用于貝加萊PID溫控裝置，能夠出色地實現(xiàn)參數(shù)的在線自整定。理論分析、系統(tǒng)仿真、實驗結果都證實了這種控制策略能有效地減少系統(tǒng)超調量，并減少了調節(jié)時間，提高了系統(tǒng)的實時性和控制精度。
標簽： 時滯系統(tǒng) 參數(shù) 自整定控制
上傳時間： 2013-07-05
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電線電纜是國家經(jīng)濟建設的一項重要的產(chǎn)業(yè)，在鐵路通信中，皮泡皮通信電纜因為其具有與其它電纜相同性能的情況下，直徑小、成本低、重量輕的特點，得到了人們的青睞。而在單線擠塑機中的溫度控制直接影響電纜的性能質量。溫度控制的可靠與否及其控制精度的高低己成為決定產(chǎn)品質量的關鍵，溫度控制也成為生產(chǎn)工藝的重要組成部分。在工藝控制當中，應盡量減小其超調量、波動、響應時間和偏差，這對產(chǎn)品的質量，產(chǎn)量和原料的節(jié)省都是及其重要的。 本文主要針對擠塑機的溫度這個參數(shù)進行控制。全文主要包括以下幾個部分：首先分析了傳統(tǒng)PID、和模糊控制的優(yōu)缺點。在此基礎上，系統(tǒng)選用了模糊自適應PID控制算法。在硬件方面，在分析了系統(tǒng)控制對象的基礎上，以LPC2131為控制核心，運用MAX6675采集溫度、LCD和鍵盤作為人機交換平臺、以PWM方式對固體繼電器進行控制。軟件方面，在ARM的集成開發(fā)環(huán)境AD1.2下，利用C語言，進行了軟件的設計與調試，實現(xiàn)了硬件的配置和整體控制系統(tǒng)的所有功能。同時也實現(xiàn)了用Modbus協(xié)議與PC機通訊的下位機部分程序，并運用串口調試助手V2.2測試了其功能性。另外論文詳細的給出了控制平臺的各個功能程序模塊軟件流程。通過在實驗室對系統(tǒng)進行了模擬實驗，該控制平臺運行穩(wěn)定，可靠，實現(xiàn)了預期的功能，證明了將模糊PID算法引入擠塑機溫度控制系統(tǒng)當中，改善了系統(tǒng)的控制效果，具有更好的魯棒性和自適應能力。
上傳時間： 2013-05-23
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在實際應用中，對永磁同步電機控制精度的要求越來越高。尤其是在機器人、航空航天、精密電子儀器等對電機性能要求較高的領域，系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和魯棒性能好壞成為決定永磁同步電機性能優(yōu)劣的重要指標。傳統(tǒng)電機系統(tǒng)通常采用PID控制，其本質上是一種線性控制，若被控對象具有非線性特性或有參變量發(fā)生變化，會使得線性常參數(shù)的PID控制器無法保持設計時的性能指標；在確定PID參數(shù)的過程中，參數(shù)整定值是具有一定局域性的優(yōu)化值，并不是全局最優(yōu)值。實際電機系統(tǒng)具有非線性、參數(shù)時變及建模過程復雜等特點，因此常規(guī)PID控制難以從根本上解決動態(tài)品質與穩(wěn)態(tài)精度的矛盾。永磁同步電機是典型的多變量、參數(shù)時變的非線性控制對象。先進控制方法(諸如智能控制、優(yōu)化算法等)研究應用的發(fā)展與深入，為控制復雜的永磁同步電機系統(tǒng)開辟了嶄新的途徑。由于先進控制方法擺脫了對控制對象模型的依賴，能夠在處理不精確性和不確定性問題中有可處理性、魯棒性，因而將其引入永磁同步電機控制已成為一個必然的趨勢。本文根據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)目標的不同，選取相應的先進控制方法，并與PID控制相結合，對永磁同步電機各方面性能進行有針對性的優(yōu)化，最終使其控制精度得到顯著的提高。為達到對永磁同步電機進行性能優(yōu)化的研究目的，文中首先探討了正弦波永磁同步電機和方波永磁同步電機的運行特點及控制機理，通過建立數(shù)學模型，對相應的控制系統(tǒng)進行了整體分析。針對永磁同步電機非線性、強耦合的特點，設計了矢量控制方式下的永磁同步電機閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。結合常規(guī)PID控制，將模糊控制、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡和人工免疫等多種先進控制方法應用于永磁同步電機調速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和同步傳動系統(tǒng)的控制器設計中，以滿足不同控制系統(tǒng)對電機動、靜態(tài)性能的要求以及對調速性能或跟隨性能的側重。實驗結果表明，采用先進控制方法的永磁同步電機具有較好的動態(tài)性能、抗擾動能力以及較強的魯棒性能；與傳統(tǒng)PID控制相比，系統(tǒng)的控制精度得到了明顯提高。研究結果驗證了先進控制方法應用于永磁同步電機性能優(yōu)化的有效性和實用性。
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機(PMSM)因其無需勵磁電流、運行效率和功率密度高,在交流調速系統(tǒng)中被廣泛的應用,但PMSM高性能的矢量控制需要精確的轉子位置和速度信號來實現(xiàn)磁場定向。在傳統(tǒng)控制中,一般采用機械式傳感器來檢測轉子位置和轉速,但是機械式傳感器存在諸如成本高、可靠性低、不易維護等問題,使得無速度/位置傳感器控制技術成為永磁同步電機控制中的熱點問題。雖然目前已有較多的研究成果,但是所采用的方法大多是基于電機基波方程的分析,一般不適用于低速甚至零速,并且對電機參數(shù)較為敏感,魯棒性差。本文正是為了解決這個問題,而采用高頻信號注入法實現(xiàn)轉子位置估算,這種方法適合于低速甚至零速,對電機參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強。主要做了如下的工作： 首先詳細介紹了永磁同步電機三種基本結構,在建立了旋轉坐標系下永磁同步電機數(shù)學模型的基礎上敘述了其矢量控制原理,分析了各種現(xiàn)有的永磁同步電機無速度/位置傳感器控制策略；其次在永磁同步電機矢量控制的基礎上詳細討論了旋轉高頻電壓信號注入法與脈振高頻電壓信號注入法提取轉子位置的基本原理,并在此基礎上利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了整個永磁同步電機無速度/位置傳感器矢量控制系統(tǒng)的模型,進行了仿真研究,仿真結果驗證了控制算法的正確性。最后利用TI公司推出的數(shù)字信號處理器DSP芯片TMS320F2812,實現(xiàn)了基于脈振高頻信號注入法的永磁同步電機無速度/位置傳感器的實驗運行,實驗結果驗證了這種方法適合于低速運行,對電機參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強。
上傳時間： 2013-06-06
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