本文以單元機組協調控制系統為研究對象,在分析了協調控制系統特性的基礎上,總結了實際運行的協調控制系統中存在的問題和影響控制效果的原因。把汽包鍋爐單元機組簡化為一個具有雙輸入、雙輸出的被控對象以及做了一些合理假設的前提下對協調控制系統建立的動態數學模型進行分析。 從快速滿足電網負荷指令的需求,抑制各種干擾,保證機組的穩定運行的中心任務出發,首次提出采用智能PID控制器作為汽機的主控制器,解決常規單自由度PID控制器不能兼顧目標跟蹤特性和抗干擾特性的問題,并在一定程度上解決了協調控制系統對鍋爐前饋回路過分依賴的問題。 針對鍋爐對象大遲延特性,利用模糊預估策略對過程的輸出進行預測。補償了鍋爐側純延遲帶來的不利影響;而且還具備了模糊控制不依賴于系統的數學模型,具有對系統參數變化不敏感,對于非線性、時變時滯等特性,呈現出較好的魯棒性等特點,當出現較大的誤差時,可以把系統從很大的偏離中拉回來,提高了系統的響應速度和安全性。仿真試驗表明采用模糊預估能夠降低系統的超調,取得較好的控制效果。 由于單元機組中的鍋爐與汽機為強耦合系統,為了實現一對一的單一控制,決定采用神經網絡多變量解禍控制,通過仿真證明,達到了很好的解耦效果。 為了從全局上優化系統的控制行為,采用模糊控制策略對鍋爐和汽機的指令進行智能化的調整和約束。根據不同的負荷階段、主要參數的變化情況及時調整有關的指令,使協調控制系統向著有利于全局優化的方向調節。 本文將神經網絡、模糊控制思想引入協調控制系統,并在此基礎上構造神經網絡、模糊自適應控制的智能PID控制方案。通過理論分析和仿真實驗證明了這一控制方法在電廠協調控制系統中的實用價值,和傳統的PID控制比較,這種智能控制算法有效的提高了負荷的響應速率,保證了系統的品質,取得了很好的控制效果。
上傳時間: 2013-04-24
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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,還實現了最大推力電流比控制。為了獲得平穩的推力,采用了SVPWM控制,并對它算法實現進行了研究。 針對速度環采用傳統PID控制難以滿足高性能矢量控制系統,通過對傳統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。將該控制器代替傳統的PID控制器應用于速度環,以提高系統的動靜態性能。 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的仿真模型,并對分別采用傳統PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系統進行仿真,結果表明采用模糊PID控制具有更好的動態響應性能,能有效的抑制暫態和穩態下的推力脈動,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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隨著科學技術的發展,汽車結構不斷完善,人們對汽車的性能更加關注。汽車本身是一個復雜的系統,在使用過程中,隨著行駛里程的增加和使用時間的延續,汽車技術狀況可能不斷惡化,需要定期進行檢測。汽車底盤測功機是一種不解體檢驗汽車性能的檢測設備,采用現代電測和計算機技術,模擬汽車在各種路面行駛阻力,使汽車的道路試驗項目移至室內進行,減少室外環境變化對測試的影響,能夠很好的改善試驗人員的試驗環境和提高測試精度。 本文首先介紹了汽車底盤測功機的發展歷史和研究現狀,闡明了研究汽車底盤測功機測控系統的目的和意義,給出了汽車底盤測功機的結構和工作原理,在詳細分析汽車道路上和底盤測功機上運行受力情況的基礎上,建立了測功機電模擬模型。采用電模擬阻力加載裝置,不僅省去了繁瑣的慣性飛輪裝置,簡化了底盤測功機的結構,而且實現了慣性阻力的無級模擬。在系統硬件上,設計了轉速轉矩信號的采集電路和前端信號處理電路,提高了采集數據的準確性,保證系統的精度,并給出了勵磁控制電路的設計與實現。在通訊上,設計CAN和USB互相轉化的接口電路,不僅實現上下位機之間的通訊,而且還突破了傳統底盤測功機上下位機通訊速率慢的瓶頸。在控制策略上,采用積分分離PID算法,實現轉速、勵磁電流和轉矩、勵磁電流的兩個雙閉環控制器,滿足了汽車底盤測功機不同運行狀況的需求。在軟件上,采用模塊化編程的思想,從而增強了程序的可移植性和靈活性。最后,構建了實驗平臺,對系統進行了實驗研究,實驗結果表明:系統能滿足汽車性能測試的要求。
上傳時間: 2013-06-12
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隨著電力電子技術的發展,交流電源系統的電能質量問題受到越來越多的關注。傳統的整流環節廣泛采用二極管不控整流和晶閘管相控整流電路,向電網注入了大量的諧波及無功,造成了嚴重的污染。提高電網側功率因數以及降低輸入電流諧波成為一個研究熱點。功率因數校正技術是減小用電設備對電網造成的諧波污染,提高功率因數的一項有力措施。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:功率因數補償網絡和常規整流網絡。在此基礎上,為整流電路建立了精確的數學模型。 2.這種單位功率因數三相橋式整流的輸入電感是在額定負載下計算出的,當負載發生變化時,其功率因數會降低。針對這種情況,提出了一種新的控制方法。常規整流網絡向電網注入的諧波可以由功率因數補償網絡進行補償,所以輸入功率因數相應提高。負載消耗的有功由電網提供,補償網絡既不消耗有功也不提供任何有功。根據功率平衡理論,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,功率因數接近1。 3.根據IEEE-519標準對諧波電流畸變率的要求,為單位功率因數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、有功消耗等性能指標,并進行優化,推導出最優電流補償增益和相移。將三相負載電流通過具有最優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的方法,可以在實現對參考模型跟蹤的同時又不使控制增量過大,與常規的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的動態響應性能,負載變化時系統的魯棒性更強。
上傳時間: 2013-06-15
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開關電源以其效率高、功率密度高在電源領域中占主導地位。開關電源多數是通過整流器與電力網相接的,經典的整流器是由二極管或晶閘管組成的一個非線性電路,其輸入電流波形呈脈沖狀,交流網側功率因數很低,在電網中會產生大量的電流諧波和無功功率而污染電網,成為電力公害。開關電源己成為電網最主要的諧波源之一。因此,進行網側功率因數校正成為目前研究的熱點之一。目前研究和應用得較多的高功率因數變換器要用兩級:DC/DC開關變換器串聯。這種電路的最大缺點是需要多個元器件、成本高、效率低,尤其在中小功率場合應用時很不經濟。現在國內外正在開發研究單級功率因數校正電路,具有很高的功率因數且成本低。因而研究單級功率因數校正及變換技術對抑制諧波污染、開創綠色電源以及實現當今開關電源的小型輕量化具有重大意義。 近年來隨著電子信息產業的高速發展,人們對開關電源的需求與日俱增,開關電源。PFC(Power Factor Correction)集成控制器己成為發展前景十分誘人的朝陽產業。隨著開關電源的廣泛應用,開關電源PFC集成控制器顯示出了強大的生命力,它具有集成度高、性價比高、外圍電路簡單和性能指標優良等優點,現已成為開發各類電源及開關電源模塊的優選集成電路。 本文首先闡述了電網污染的危害、功率因數的定義,總結了各種功率因數校正變換器的典型拓撲,對各種拓撲的特點、應用場合及控制方法作了比較分析,著重詳細介紹了反激拓撲的功率因數校正變換器的應用及優缺點。最后采用功率因數校正芯片SA7527進行了一個小功率電源的功率因數校正的設計,用實驗驗證了該設計的可行性,結果顯示功率因數能達到0.95左右,達到了較好的功率因數校正效果。
上傳時間: 2013-06-30
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超聲波電源廣泛應用于超聲波加工、診斷、清洗等領域,其負載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉變為機械振動的器件。由于超聲換能器是一種容性負載,因此換能器與發生器之間需要進行阻抗匹配才能工作在最佳狀態。串聯匹配能夠有效濾除開關型電源輸出方波存在的高次諧波成分,因此應用較為廣泛。但是環境溫度或元件老化等原因會導致換能器的諧振頻率發生漂移,使諧振系統失諧。傳統的解決辦法就是頻率跟蹤,但是頻率跟蹤只能保證系統整體電壓電流同頻同相,由于工作頻率改變了而匹配電感不變,此時換能器內部動態支路工作在非諧振狀態,導致換能器功率損耗和發熱,致使輸出能量大幅度下降甚至停振,在實際應用中受到限制。所以,在跟蹤諧振點調節逆變器開關頻率的同時應改變匹配電感才能使諧振系統工作在最高效能狀態。針對按固定諧振點匹配超聲波換能器電感參數存在的缺點,本文應用耦合振蕩法對換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關系建立數學模型,證實了匹配電感隨諧振頻率變化的規律。給出利用這一模型與耦合工作頻率之間的關系動態選擇換能器匹配電感的方法。經過分析比較,選擇了基于磁通控制原理的可控電抗器作為匹配電感,通過改變電抗控制度調節電抗值。并給出了實現這一方案的電路原理和控制方法。最后本文以DSP TMS320F2812為核心設計出實現這一原理的超聲波逆變電源。實驗結果表明基于磁通控制的可控電抗器可以實現電抗值隨電抗控制度線性無級可調,由于該電抗器輸出正弦波,理論上沒有諧波污染。具體采用復合控制策略,穩態時,換能器工作在DPLL鎖定頻率上;動態時,逐步修改匹配電抗大小,搜索輸出電流的最大值,再結合DPLL鎖定該頻率。配合PS-PWM可實現功率連續可調。該超聲波換能系統能夠有效的跟隨最大電流輸出頻率,即使頻率發生漂移系統仍能保持工作在最佳狀態,具有實際應用價值。
上傳時間: 2013-04-24
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脈沖電暈法煙氣脫硫脫硝技術是利用電暈放電產生的高能電子與中性分子碰撞,產生自由基和活性粒子,在有氨加入的條件下,將SO2、NOx轉化為硫銨和硝銨。根據現有脈沖電暈法電源設備不能大規模工業化實踐應用的缺點,設計了一種新型的高頻高壓交直流疊加的脫硫脫硝電源。 本文重點介紹了交、直流電源的工作原理,對電源中的串聯諧振情況進行了具體的分析,交流電源采用串聯負載串聯諧振的工作方式,直流電源采用并聯負載串聯諧振的工作方式。通過變壓器升壓和諧振升壓,可使交流電壓的上升率大于200V/us,直流電壓可達到上萬伏。同時計算了電源的主要參數,為實驗打下基礎。為了進一步提高交流電壓的頻率,針對感性負載,采用全橋移相軟開關控制策略,為開關器件提供零電壓關斷條件。通過理論分析、仿真及實驗對軟、硬開關過程及損耗進行比較,證明軟開關對提高開關頻率的促進作用。 為方便對交、直流電壓幅值進行調節,設計了電源控制系統,采用兩個數字PID控制器,能同時對二者的幅值進行控制,并以液晶和鍵盤作為人機交互界面,方便用戶的操作。 交直流疊加的電源可以使反應器產生穩定、寬范圍、有效的流光。交流電壓使放電增強,產生的自由基多,氧化脫除量增加。直流基壓驅使正離子和電子離開流光通道,自由基分布更廣,與SO2等接觸面增加,增強脫硫脫硝效果。 本文也對脫硫脫硝系統的電磁干擾情況進行分析,并采用接地、屏蔽、隔離等方法提高系統的電磁兼容性能。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著社會的發展以及能源、環保等問題的日益突出,純電動汽車以其零排放,噪聲低等優點越來越受到世界各國的重視,被稱作綠色環保車。作為發展電動車的關鍵技術之一的電池管理系統(BMS),是電動車產業化的關鍵。本課題配合“基于開關磁阻電機的電動汽車的研制”,研制適用于純電動汽車的電池管理系統。 電池管理系統直接檢測及管理電動汽車的儲能電池運行的全過程,包括電池基本信息測量、電量估計、單體電池間的均衡、電池故障診斷幾個方面。 本論文主要工作是研制適用于純電動汽車的蓄電池管理系統。研究鉛酸蓄電池二階模型的建立與剩余容量的卡爾曼濾波估算方法。分析鉛酸蓄電池的基本工作原理和影響蓄電池組剩余容量SOC(state of charge)的主要因素。 介紹了基于DSP2407的蓄電池組控制器的硬件平臺,完成DSP小系統、電池數據采集電路、信號調理電路、CAN總線相關電路等硬件電路設計、調試、完善。獨立完成系統所有軟件設計,包括:主程序設計,電池基本信息檢測子程序設計,電池剩余電量卡爾曼濾波估算程序設計,電池狀態檢測子程序設計,CAN收發子程序設計,EEPROM讀寫子程序設計。 最后,在電動汽車上搭建實驗平臺,將鉛酸蓄電池組與設計的軟硬件系統聯合進行調試、試驗。測得了相關數據。試驗結果表明,本文介紹的電池管理系統硬件電路可靠、經濟、抗干擾能力強。可以實現:電池電壓、電流、溫度的模擬量采集;剩余電量的計算和電池狀態的判斷;實時顯示,故障時報警等BMS相關功能。
上傳時間: 2013-06-11
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蓄電池作為一種儲能設備,廣泛應用于國民經濟的各個部門。近幾年來,電動汽車行業迅速發展,對于純電動汽車蓄電池是唯一的動力源,需要定期的滿充滿放的維護來提高電池性能,同時測量電池實際安時數。蓄電池的充放電技術與蓄電池相伴而生,與蓄電池的發展和應用有著密切的關系。充放電系統性能直接影響著蓄電池的技術狀態,使用壽命,并決定著放電時對電網污染的程度。 目前,大功率蓄電池充放電系統仍大量采用晶閘管移相控制技術,該技術具有技術成熟,價格低廉的優點,但網側功率因數低,對電網的污染大。而消除電網諧波污染、提高功率因數是電力電子領域研究的重大課題之一。本文為大功率鋰離子蓄電池充放電設計的系統采用電壓型PWM整流器和雙向DC/DC變換器的結構,在實現能量雙向流動的同時,實現網側電流波形的正弦化控制,具有節能,對電網污染小等優點。 本文設計了主電路參數并在MATLAB/Simulink環境下進行了仿真。本文還提出了以MC9S12D64為核心的雙向DC/DC變換器控制板和控制器的硬件、軟件的完整的設計方案。充電采用恒流充電和恒壓充電相結合的控制策略,實現單體電池電壓控制,提高了充放電控制性能和安全性。充放電系統樣機測試結果表明:滿載時,系統效率80%以上,功率因數99%以上,諧波含量5%以下,滿足設計要求,驗證了系統設計的可行性。
上傳時間: 2013-06-27
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隨著城市照明范圍的日益擴大,城市照明設施的管理問題就變得越來越突出,更為嚴重的是照明設備及照明電纜的頻繁被盜或損壞造成路燈亮不起來。這不但影響城市的景觀及交通,還可能給社會造成經濟損失和危害。尤其是近年來。傳統的防盜設備由于各自的缺陷,如不適合公用變壓器的路燈電纜、不適合超長線路、不適合關燈期間斷線報警等,使得路燈電纜偷盜的趨勢不斷惡化,解決該問題刻不容緩。針對這一情況,本文設計了一種能24小時工作的基于無線通信網絡GSM/GPRS的遠程監控防盜系統。 本文利用無線網絡通信技術,采用GSM/GPRS網絡中的SMS和GPRS TCP數據傳輸技術,綜合單片機、數據庫、VB編程等技術,從硬件到軟件設計并實現了路燈電纜的遠程防盜監控系統功能。 本文實現了一個基于GSM/GPRS的無線網絡的路燈電纜防盜系統,該系統使用單片機集成的遠程控制器、無線通信網絡和控制中心服務器,來完成路燈電纜運行信號的監測、采集、傳輸、存儲。在故障發生時,可以迅速的發出報警信號,并可以在控制中心監控界面精確顯示出故障地點,并使用短消息通知相關人員采取相應措施,把損失降低到最小,對犯罪分子形成震懾。 經試驗驗證,該系統可以完成預期的大部分功能。能對路燈電纜實現24小時隨時監控,在電纜停電或遭盜割可以區別報警。
上傳時間: 2013-04-24
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