电力推进 模拟系统 实时仿真 时延分析 MATLAB

分析了电力推进负载模拟系统的原理,采用MATLAB实时仿真工具RTW和多功能数据采集卡PCI-1711实现负载模型到模拟变流器的控制.基于MATLAB/Simulink对模拟系统的时延影响进行了仿真,分析了负载模型时延对模拟电机转矩控制的准确性和稳定性的影响.通过建立模拟电机转矩控制的闭环传递函数和频域的Bode图,进一步分析了时延影响,采用修正闭环增益的方法对时延进行了补偿,达到与理想时延下近似的控制效果,并得以仿真验证.     

电力推进负载模拟系统时延仿真分析

分析了电力推进负载模拟系统的原理,采用MATLAB实时仿真工具RTW和多功能数据采集卡PCI-1711实现负载模型到模拟变流器的控制.基于MATLAB/Simulink对模拟系统的时延影响进行了仿真,分析了负载模型时延对模拟电机转矩控制的准确性和稳定性的影响.通过建立模拟电机转矩控制的闭环传递函数和频域的Bode图,进一步分析了时延影响,采用修正闭环增益的方法对时延进行了补偿,达到与理想时延下近似的控制效果,并得以仿真验证.     

风轮机特性的模拟

分析了风轮机运行特性及其最佳风能利用原理,推导了风能利用系数、风轮机输出转矩的近似表达式,验证了采用直流电机的输出特性模拟风轮机的输出功率曲线的可行性,并给出了模拟系统的硬件结构.经过实验,该系统能够近似模拟风轮机的转矩一转速输出特性,为在实验室条件下进行风力发电系统的研究提供了一个实用的方法.     

基于扩展状态观测器的伺服系统特征建模和自适应滑模控制

为抑制伺服系统中的转矩扰动和惯量变化对动态性能和稳态精度的影响,该文提出了1种基于扩展状态观测器(ESO)的伺服系统特征建模和自适应离散终端滑模控制方法。将伺服系统动力学模型中的摩擦力矩、转矩扰动和其他不确定性扰动归入集总扰动,并看作新的系统状态,设计ESO对其进行观测和补偿。在补偿后的广义被控对象基础上,通过采样其输入输出数据和在线参数辨识,建立伺服系统特征模型,并设计自适应离散终端滑模控制器。通过Lyapunov稳定性理论分析观测误差的收敛性,并证明跟踪误差的有限时间有界性。仿真结果表明,该文方法对转矩扰动有较强的鲁棒性,且能够适应20倍以内的转动惯量。     

永磁同步电机系数自整定速度补偿控制方法

为了提高永磁同步电机(PMSM)速度伺服系统的抗转矩扰动性能,提出一种系数自整定的自适应速度补偿控制方法。首先,利用状态空间表示法,设计了PMSM负载转矩的降维状态观测器,实现了负载转矩的实时辨识与估计;然后,将转矩辨识值补偿到PMSM速度控制器的输出端,作为电流控制器的补偿输入,实现了自适应速度补偿,提高了系统的抗扰性。针对因转动惯量变化而影响负载转矩辨识的问题,分析了惯量的时变特性对转矩观测结果的影响规律,并提出一种基于sigmoid函数的补偿系数自整定的控制方法。该方法根据PMSM的电磁转矩和观测器的转矩辨识值,利用自整定sigmoid函数在线实时调节补偿系数,实现了自适应速度补偿的参数自调整。实验结果表明：所提出的补偿系数自整定控制方法的速度恢复时间较快,相比常规固定补偿系数的控制方法,速度调节时间从120 ms减少到100 ms;该方法减小了因惯量偏离真实值而导致转矩辨识出现超调或偏差时,通过前馈补偿对速度控制造成的冲击和振荡,有效提高了PMSM伺服系统的速度控制性能。     

永磁同步电机转动惯量的自适应辨识方法研究

针对永磁同步电机伺服系统对转动惯量辨识的高精度、收敛的快速性以及系统对扰动影响的鲁棒性要求,提出一种永磁同步电机转动惯量的自适应辨识方法.采用梯度校正参数辨识算法在线辨识惯量值,并设计卡尔曼滤波器实时观测负载转矩状态,将辨识到的惯量值对卡尔曼滤波器的系数矩阵进行实时更新,观测到的转矩值反馈到转矩电流端形成负载扰动的前馈补偿.仿真和实验结果表明,转动惯量在线辨识结果具有较快的收敛速度和较高的辨识精度,同时系统对惯量和负载转矩的变化有较强的抗扰性.     

液压型风力发电机组转矩波动抑制研究

以液压型风力发电机组为研究对象,针对机组高质量电能问题展开研究.建立了机组液压传动系统数学模型,推导了液压系统输出转矩对变量马达摆角的传递函数.以数学模型为基础,提出了机组转矩波动抑制方法,通过系统压力反馈、风力机转速反馈和机组输出转矩反馈对变量马达摆角进行修正补偿,并对其控制律进行推导分析.以30kV·A液压型风力发电机组模拟实验台为基础,针对所提出的转矩波动抑制方法进行仿真和实验研究.仿真和实验结果表明:液压型风力发电机组转矩波动抑制方法具有良好的控制效果,基本实现了对机组输出转矩的柔性控制,为液压型风力发电机组输出高质量电能提供了一定的理论和实验基础.     

基于动态补偿和逆系统方法的有功功率平滑控制

利用逆系统方法将风电系统模型简化为一阶动态系统,并设计其逆系统与之级联,构成伪线性系统.在此基础上设计误差归一化动态补偿控制器,分别对桨距角和机械转矩进行动态补偿,并且针对不同的风机数据,选择适合的补偿系数以描述补偿强度.使用MATLAB/SIMULINK构建系统模型并进行仿真,理论分析和仿真结果证明,该方法通过桨距角的快速动作有效减小了风机机械转矩和输出功率的波动,从而提高了风速变化条件下风能转换系统的可靠性.     

基于硬件在环的螺旋桨负载模拟系统设计

针对螺旋桨负载模拟问题,提出电动负载模拟的实验方案。分析了电动负载模拟系统的结构、功能和控制策略,阐述四象限船桨建模方法,并应用硬件在环技术,进行基于硬件在环技术的螺旋桨负载模拟系统设计,研究结果表明该方法能够将船桨模型和关键硬件集成在一起。系统采用转速闭环和转矩开环相结合的控制策略,通过控制负载电机的电磁转矩来模拟螺旋桨负载特性,进行螺旋桨负载特性的半实物仿真实验,结果表明该方法是可行的。     

基于势能守恒的微低重力模拟系统研究

为满足航天任务验证和航天员地面训练需求,研发了一种基于势能守恒原理的微低重力模拟装置,该装置结构简单、制造维护成本低、可模拟任意重力环境。本文以该微低重力模拟系统为研究对象,对重力补偿原理进行推导并导出弹簧刚度与系统构件惯性参数间关系;采用Lagrange第二类方程建立了系统的动力学模型,并基于MATLAB软件仿真验证了航天员经该微低重力模拟装置进行重力补偿后的静力学、动力学特性,此外针对航天员在月球表面跳跃的工况进行仿真分析。仿真结果表明,系统能很好的实现任意重力的静态补偿,较好的实现动态补偿,能很好满足航天员在月跳跃工况的训练。针对动态补偿存在微小偏差问题,提出了系统摩擦补偿和惯性补偿思路。     

双绕组发电机交直流同时突然短路的电磁转矩

为了能在设计阶段预测双绕组发电机交直流同时突然短路的电磁转矩,参照三相电机突然短路的分析方法,给出了交变转矩和平均转矩以及总电磁转矩的解析式,并通过电路模型仿真的方法进行了间接验证。该论文所得双绕组发电机交直流同时突然短路电磁转矩的计算式特别适合于工程应用;提出的分析方法也可用于双绕组发电机直流侧短路等电磁转矩的分析。     

非线性转子的加速特性和力矩分析

本文经对一个柔性转子-SFDB(squccze film damper bearing,挤压油膜阻尼器轴承)系统通过共振时的瞬态响应进行试验研究和理论分析,认为:旋转角加速度的大小对此非线性转子通过共振时的跳跃现象的性质不产生明显影响,这说明,在实际的加速条件下,这一类转子系统通过共振时的跳跃现象是不能完全避免的.对上述转子系统通过共振时的力矩分析表明,由不平衡载荷等惯性力引起的惯性力矩是影响此系统通过共振时力矩变化的主要因素.     

一种简单可靠的轴系扭振监测方法的研究

提出了根据发电机端电压和端电流的测量值再现电网扰动过程中发电机电磁转矩的新方法，比现有的方法在精度上有较大提高．以再现的电磁转矩作为激励，采用Ｒｉｃｃａｔｉ传递矩阵法求解轴系扭振暂态响应，求解快速，数值稳定，计算结果与电磁暂态程序ＥＭＴＰ的仿真结果吻合较好．在此基础上提出了一种简单可靠的汽轮发电机组轴系扭振监测方法．     

附加质量平衡平面连杆机构的输入扭矩新方法

提出一种附加一固定凸轮平衡平面连杆机构的输入扭矩的新方法。利用该方法可机构的摆动力完全平衡的基础上，利用平衡摆动力时在输入轴上的附加质量的转动惯量来部分或完全平衡机构的输入扭矩。     

大型贯流泵站机组启动过渡过程仿真计算

基于刚性水锤理论,分析贯流泵站的泵装置水力特性、泵机组动力学特性.运用最小二乘曲面拟合方法仿真模拟r水泵特性曲线,并将水泵瞬态扬程分解为稳态扬程和惯性水头扬程,相应的水阻力力矩、推力轴承摩擦力矩也分解为稳态力矩和惯性水头引起的附加力矩,建立贯流泵站启动过渡过程计算的有限差分非线性方程组.采用牛顿-莱福森(Newton-Raphson)迭代法对方程组进行求解.利用该数学模型对实际工程中的某大型贯流泵机组启动过渡过程进行了仿真计算.     

基于p-ω叫的发动机调速动力学模型

为消除发动机转速振荡，提出了基于气缸压力-曲轴转速（p-ω）的发动机调速动力学模型，建立了直列四缸汽油机的气缸压力、指示扭矩、瞬时转动惯量、惯性扭矩和摩擦扭矩等模型，以曲轴转角域描述发动机任意瞬间的动力特性，并由此开发了以改进比例、积分、微分算法为控制方法的数字调速器．试验表明，该调速器具有良好的转速响应特性．     

汽车发动机曲柄连杆机构动力学分析

利用柔性多体动力学方法建立了基于ADAMS软件平台的发动机曲柄连杆机构动力学仿真分析模型。并根据所建立的模型，对某汽车D6114B发动机曲柄连杆机构的运动学、动力学特性进行了仿真。通过仿真计算，得到考虑曲轴柔性时的曲轴主轴颈、连杆轴颈载荷、活塞、连杆等惯性力以及发动机的输出特性。为发动机曲柄连杆机构的设计与改进提供了重要依据。     

基于p-ω的发动机调速动力学模型

为消除发动机转速振荡,提出了基于气缸压力-曲轴转速(p-ω)的发动机调速动力学模型,建立了直列四缸汽油机的气缸压力、指示扭矩、瞬时转动惯量、惯性扭矩和摩擦扭矩等模型.以曲轴转角域描述发动机任意瞬间的动力特性,并由此开发了以改进比例、积分、微分算法为控制方法的数字调速器.试验表明,该调速器具有良好的转速响应特性.     

自适应液位模糊控制系统设计

针对液位控制系统中存在大惯性、非线性的问题设计了自适应液住模糊控制策略，可以解决液位控制规则不够完善的问题，使液位控制参数能够实时得到调整、修改，同时给出自适应软件实现流程并应用Matlab软件对自适应模糊控制算法进行了仿真．仿真结果说明该算法的有效性。     

附加转速优化虚拟惯性控制的双馈风机一次调频研究

双馈风机由于自身运行特性,不再具备同步发电机所具有的惯性响应能力,导致双馈风电机组大规模并网后,减弱电力系统中惯性响应能力,系统发生功率扰动后,不足以维持频率在规定范围内变动,对电力系统稳定运行产生不良影响。首先分析电力系统引入风电机组后,风机对电力系统的影响;提出双馈风电机组附加转速优化虚拟惯性控制策略,在传统虚拟惯性控制中添加转速优化模块,并与转子转速控制相结合,使风机转子释放或吸收能量更多且平缓,减少对电网的冲击,并在该控制策略中加入转子转速保护模块,防止转子转速过低或过高,从而导致风机切出电网或对风机造成损伤,使双馈风机组具有与常规同步发电机同样的特性;最后在电网发生负荷突变情况下,引入附加转速优化虚拟惯性控制和综合控制进行仿真,验证所提出控制策略在电网等效惯性进一步降低时的有效性。