基于流量模型的水电机组效率监测

在进行水电机组效率评估时需实测水轮机流量,在许多实际系统中,受条件限制,流量无法准确测量。依据几何断面与流量的关系,建立了水电机组的流量模型,并提出一种基于流量模型的效率监测与评估方法。基于流量模型可以由水轮机相关运行参数计算水轮机的流量,再通过实测机组出力计算机组相对效率,从而实现对机组效率的监测与评估,以指导水电机组的经济与安全运行。     

孤网模式下水电机组变工况稳定性分析

水电机组作为可持续能源发电的重要组成部分,其运行稳定性长期受到关注和重视。在实际运行过程中,机组可能运行在孤网模式,此时电网稳定性将严重依赖于机组的运行和调节方式。基于水电机组状态空间方程,研究了孤网模式下水电机组的控制参数稳定域,揭示出运行工况对机组稳定性的影响机制。首先,根据机组各部分的微分方程推导水轮机调节系统的状态空间方程,并基于模型综合特性曲线建立水轮机神经网络模型。其次,利用神经网络求导法计算某一水头时水轮机在各导叶开度下的传递系数并将其代入状态空间方程,得到系统特征值与控制参数的关系。最后根据临界稳定条件确定各工况的控制参数稳定域及其变化律,并通过仿真进行了分析和验证。     

基于MATLAB/SMULNK的水轮机调

介绍了一种在MATLAB/SIMULINK环境下根据ITAE指标对水轮机调节系统实施寻优的新方法。该方法通过M文件修改调节器参数并调用水轮机调节系统的SIMULINK模型在该参数下进行仿真计算得到对应过渡过程的ITAE指标值，最后根据最小化原则对这些指标值进行比较从而得到最优的调节器参数。它结合了M文件编程调试方便和SIMULINK易于构建复杂模型的优点，并具有模块化的设计特征，其中水轮机调节系统的SIMULINK模型具有很强的开放性和可移植性，能够适应水电机组的特点。仿真实验表明M文件和SIMULINK的交互式仿真，是灵活有效的。     

水轮机调节系统的动态滑模控制

针对水轮机调节系统在滑模控制中的抖振问题，研究基于滑模控制方法设计了水轮机调节系统的动态滑模控制器。首先建立了考虑超长引水隧洞的水轮机调节系统的数学模型，并设计了动态滑模控制器；然后通过粒子群和灰狼混合优化算法（PSOGWO）对设计的控制器参数进行了优化；最后采用设计的动态滑模控制器对水轮机调节系统进行了正弦和阶跃的轨迹追踪试验，用于评估不同控制器的优越性和有效性。仿真结果表明，设计的动态滑模控制器不仅提高了水轮机调节系统的控制性能并减少了轨迹追踪的收敛时间，而且能够显著减小滑模控制的抖振效应和轨迹追踪的误差。     

基于ANN的抽水蓄能电站建模与过渡过程优化

对大型带长引水管道的抽水蓄能电站机组调节系统进行了建模与过渡过程调节参数优化的研究.依据某抽水蓄能电站的具体参数,利用Matlab/Simulink对其机组调节系统建模,其中长引水管道系统采用弹性水击模型以较准确地反映较长压力管道内的水力振动特性,然后利用BP和RBF神经网络训练水泵水轮机特性参数,以获取较精确的水轮机模型,从而避免用插值法处理密集、交叉现象严重的水泵水轮机“S”特性曲线带来的误差.基于所建立的仿真模型,引入改进正交试验法对其空载频率扰动、负荷扰动及甩负荷过渡过程进行调节参数优化.结果表明,所建立的调节系统仿真模型可以在一定程度上反映机组的实际特性,并且改进正交试验法在机组调节系统过渡过程仿真试验参数优化中取得了很好的效果.本研究对大型抽水蓄能机组调节系统建模仿真具有一定的指导意义,为实际运行中机组过渡过程优化控制提供了理论依据和技术参考.     

灯泡贯流式机组调速器的特殊控制

灯泡贯流式机组与轴流转桨式机组在运用工况上有众多的不同，其要求的水位控制、涌浪控制、非协联工况的泄流控制等功能对于轴流转桨式机组不涉及的。针对这些特点从水轮机调速器的角度对适应于灯泡贯流式机组的特殊运行工况控制策略进行研究。     

取消小型水轮机的自动调速器

农村小型水电站发电设备的选择,要从实际出发,力求简单实用,经济可靠。根据多年从事小水电建设和管理的体会,认为凡是与大电网并列运行的小型水电站,都可以取消自动调速器。1 小型水电站联网运行后难以发挥自动调速器的优点。水轮机自动调速器所担负的任务是根据机组负荷的增减,调节进入水轮机的流量,改变水轮机的出力,使之与变化的负荷相适应,以保证机组稳定运行,保证电能质量。特别是当机组甩负荷时,自动关闭导水叶,防止机组飞车,使机组空载运     

水轮机特性曲面型值点延拓神经网络仿真研究

为获得小流量、小开度区域水轮机调节特性数据,采用遗传算法优化BP网络神经元连接参数,同时联合比例间隔型值点延拓算法,对水轮机的力矩和流量特性相对值数据进行学习训练和全工况区延拓仿真。实验结果表明,将水轮机多值非线性复杂调节特性转换为空间特性曲面,经神经网络系统自动学习训练,实现综合特性曲线的数值化、智能化延拓处理。建立的水轮机非线性神经网络模型,能预测生成全工况准确数据,为机组调节保证计算及控制决策提供详细数据支撑。     

基于神经网络和智能优化算法的水电机组自适应PID控制

水电是具有灵活调节作用的清洁能源,在维持电力系统稳定性,保证电能质量方面发挥了其他能源难以替代的作用。随着风、光等可再生能源在电网中的比例进一步增加,传统的水电机组控制策略已难以满足应对各种复杂工况的要求。尽管针对水电机组先进控制策略的理论研究已较为成熟,但应用受制于算法本身的复杂性和现实条件。为此,在传统PID控制的基础上,分别利用智能优化算法和神经网络寻找和拟合不同工况下的最优PID控制参数,设计了适应于水电机组工况变化的自适应PID控制器。仿真结果表明,相比传统的定PID控制器,设计的自适应控制器能够根据工况变化自动调节PID参数,实现了在不同工况下均能保持最优控制性能的目标。     

水力机组多模型动态矩阵控制分析

水力机组调节系统是多输入多输出、快时变与慢时变共存,兼具非线性的非最小相位系统。目前采用的常规PID调节已渐渐无法满足大型水力机组的控制品质,为了保证水力机组能更安全、稳定的运行,本文采用多模型动态矩阵控制理论,作为一种先进的计算机控制技术,其融合了智能控制与自适应控制的优点,通过模型预测、滚动优化、反馈校正等方式改善控制效果,并与PID控制以及单一模型DMC控制进行分析比较,最终证明多模型动态控制在水力机组调节中更具优势,对于解决大型水电站中水力机组调节问题具有实际意义。     

阀控非对称缸系统多级滑模鲁棒自适应控制

考虑阀控非对称缸系统的特性,设计了一种基于逆向递推方法的多级滑模鲁棒自适应控制器。首先采用Backstepping逆向递推技术和状态反馈线性化的方法,给出系统的多级滑模控制器。然后依据Lyapunov稳定性理论,得到系统不确定参数的自适应律,并在自适应控制中引入鲁棒控制的设计方法,实现对活塞位移的精确位置跟踪控制。实验结果表明,多级滑模鲁棒自适应控制具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能。     

基于PSO的直线电机滑模控制参数优化策略

非线性滑模控制的直线电机伺服系统,由于滑模控制算法涉及的参数较多,会给参数调优带来困难,从而影响控制效果.结合理论分析与仿真方法,以实验采集的样本为基础,通过反向传播神经网络对直线电机伺服系统进行建模;采用非奇异快速终端滑模控制作为控制算法,搭建直线电机运动控制仿真实验平台;利用粒子群算法,在给定范围内优化滑模控制参数...     

基于滑模控制的自动泊车系统路径跟踪研究

现有的自动泊车系统研究,由于忽略实际车辆转向约束和初始位姿条件而影响实际车辆跟踪参考路径效果,本文提出基于B样条曲线的路径规划算法和基于趋近律的非时间参考终端滑模路径跟踪控制算法。首先,对车辆的运动过程进行研究,建立车辆的运动学模型。其次,基于B样条曲线理论建立非线性约束平行泊车路径优化函数,并分析车辆运动学约束条件。然后,结合非时间参考路径跟踪控制和终端滑模控制方法,提出基于趋近律的非时间参考终端滑模路径跟踪控制方法。最后,通过Simulink和Car Sim联合仿真,验证了规划路径的合理性以及路径跟踪控制器的效果。     

基于角位移控制的功率分流式自动变速器速比控制研究

阐述了功率分流式自动变速器中电机控制式无级变速单元的速比控制原理。通过对速比控制电机目标角位移、角位移滑模变结构控制器的建模,来确定整个控制器的设计参数。在对角位移目标轨迹跟踪的仿真中,控制器能够较好地实现在有外在负载干扰下对角位移目标轨迹的跟踪。     

基于输入模糊化的农用履带机器人自适应滑模控制

针对农用履带机器人控制系统易受到参数慑动和外部扰动影响的特点,将模糊理论与滑模控制结合起来,提出了基于模糊逻辑的自适应滑模控制,以提高控制精度与稳定性。首先,推演了履带机器人运动学模型,分析了模型的特点。其次,设计了一种含有积分项的滑模面,构建了基于等效控制和切换控制的模糊滑模自适应控制,既保留了滑模控制的快速性和鲁棒性,又很好地抑制了抖振。仿真与实验结果表明,与常规的滑模控制方法相比,该控制不仅对外部扰动及参数摄动具有较强的自适应性和鲁棒性,而且具有动态响应快、跟踪性能好的特点,适用于履带机器人控制系统。     

提高汽车操纵稳定性的联合控制研究

为了弥补汽车动力学独立主动控制系统的不足,研究了主动前轮转向(AFS)和横摆力矩控制(DYC)的联合控制策略。运用滑模控制理论,设计主动前轮转向控制器,控制汽车的横摆角速度。基于最优控制理论,设计横摆力矩控制器,通过前馈控制调整侧偏角,状态反馈控制调整横摆角速度和侧偏角。线性二自由度开环汽车模型仿真结果表明,无论是低速还是高速,联合控制方法能够有效地同时控制汽车的侧偏角和横摆角速度,提高了汽车操纵稳定性。     

拖拉机自动导航摩擦轮式转向驱动系统设计与试验

针对农机导航系统中使用传统拖拉机前轮转向驱动子系统机构复杂、装卸不便等问题,设计了一种摩擦轮式转向驱动系统。摩擦轮式转向驱动系统主要由驱动装置和相匹配的自适应模糊转向控制器组成。驱动装置采用平行四连杆机构以实现工作模式的快速切换,使用夹持固定方式实现便捷装卸。搭建了试验台架以获取摩擦轮驱动装置的滑移特性数据。同时设计适用于该驱动装置的自适应模糊转向控制器,基于液压系统离散传递函数和滑移特性数据建立了驱动系统递推仿真模型,采用该仿真模型构建遗传算法参数优化器对控制器参数进行在线优化。进行了仿真模型验证试验、遗传算法参数优化器性能对比试验和驱动系统性能试验,结果表明:仿真模型与实际系统基本一致;经过遗传算法参数优化后控制器阶跃响应上升时间减少15%,稳态误差达到3%标准所需调节时间减少29%,消除了振荡现象;所设计驱动系统的20°阶跃响应平均绝对稳态误差为0.197°,平均上升时间为2.0 s,稳态误差达到3%标准的平均调节时间为2.4 s,拖拉机前轮控制效果良好。应用试验表明驱动系统能基本满足拖拉机配套2BFQ-6型油菜精量联合直播机机组自动导航作业要求。     

基于自适应趋近律的采摘机器人关节滑模控制研究

利用离散趋近律设计的滑模控制可有效抑制滑模控制中的抖动现象,但其抑制抖动的效果与离散趋近律的设计参数及系统的采样时间有着密切的关系。为此,在分析指数趋近律抖动的基础上,提出了一种自适应滑模控制器,Mat LAB能够进一步的提高基于趋近律的滑模控制器的抖动抑制能力。为了验证本文所提出方法的有效性,在Mat LAB中实现了该算法,并利用其来控制采摘机器人关节的伺服电机。仿真结果表明:本文所提的算法具有较好的位置跟踪能力,进一步地抑制了指数趋近律滑模控制中存在的抖动现象,提高了系统的性能。     

Buck型功率变换器无抖振滑模控制器设计

针对传统比例积分微分(PID)控制方法运用于直流Buck变换器时,在干扰较大的情况下,很难取得满意的控制效果问题,利用二阶滑模控制技术,提出了一种无抖振的滑模控制方法,以改善大扰动条件下Buck变换器的鲁棒性。将占空比变量的导数看作虚拟控制器,设计非连续的二阶滑模控制器;实际控制器则为非连续控制器的积分,从而避免了控制器的抖振。在此基础上,采用PWM定频控制方式将该算法运用在Buck电路上。通过和PID控制算法进行仿真和实验对比,验证了该滑模控制器的可靠性与优越性。结果表明:系统启动时间缩短了近50%;当突变负载和输入电压改变时,系统输出电压变化幅度明显减小。     

无人驾驶模式下电液复合转向系统高鲁棒性控制策略

针对重型车辆电液复合转向系统（Electro hydraulic hybrid steering system,EHHS）无人驾驶模式下的转向跟踪控制问题,首先建立了考虑EHHS系统参数不确定性及外界干扰影响的转向系统完整非线性动力学模型;然后提出了一种自适应双闭环转向跟踪控制策略,外控制环设计参数自适应率,以有效适应模型参数摄动,采用改进滑模控制计算期望转向力矩,内控制环则利用PI控制转向电机电流,实现对期望转向力矩跟踪;最后利用Matlab/Simulink对EHHS系统模型以及提出的控制策略进行仿真验证。结果表明,提出的自适应控制可有效缩短EHHS系统转角跟踪阶跃响应反应时间,降低转向轮角度跟踪误差,并保证转角跟踪精度不受系统参数摄动的影响,有效提高了EHHS系统无人驾驶模式下的转向跟踪控制性能。