结晶器液位系统线性自抗扰控制仿真

连铸生产过程结晶器液位系统具有典型的非线性和模型的不确定性.为了提高系统的控制精度和抗干扰能力,设计了一种线性自抗扰控制器.通过对结晶器液位系统模型分析,得到二阶系统的传递函数模型,设计出三阶线性扩张状态观测器,可对未知扰动的观测结果作出实时估计和补偿,由此设计出线性自抗扰控制器.数字仿真实验表明,结晶器液位系统中,线性自抗扰控制系统波动幅度较小,恢复平稳时间短,具有很好的动态性能,比传统PID控制具备更好的抗扰能力.     

逆系统方法在水箱水位控制中的应用及实验研究

本文应用非线性系统的逆系统方法,研究了二容积液位系统的非线性控制问题,并通过计算机仿真实验对设计方案进行了验证。该方案不仅适用于大范围地调节液位的情况,而且避免了用线性控制方案可能出现的不稳定问题。     

应用核辐射自动调节连续铸钢结晶器内的钢水液位

稳定结晶器内的钢水液位,在连续铸钢中有重大意义。在某工厂已实现应用放射性同位素自动测定结晶器内的液位,并用调节拉坯速度的办法实现了液位的自动控制。该工厂的连续铸钢装置由于探用了这套液位自动调节系统,全包钢水浇完率提高２５％。在放射性同位素液位计中,应用了一种新线路,不仅延长了计数管的使用寿命,而且提高了测量液位的精度,改善了系统的品质等。     

基于主从方式的温度与液位PLC控制系统

在一些PLC控制系统中,当被控设备及参数比较多时,一台PLC往往不能满足需求。为了阐明两台PLC控制系统设计问题,设计了基于两台PLC的锅炉温度与水箱液位控制系统。一台PLC作为主站,控制锅炉温度,另一台PLC作为从站,控制水箱液位。主从站之间通过DP总线传输数据,主站与上位机之间通过MPI进行通讯。实验结果表明:系统工作稳定可靠,可以通过上位机实现锅炉温度与液位的有效控制。     

非最小相位时滞系统新型Smith自抗扰控制及其鲁棒性

非最小相位对象是工业控制中的典型难题,尤其当不稳定极点或零点与时滞同时存在时,系统更难实现稳定控制.基于含不稳定极点的一阶时滞对象,通过引入两个比例反馈设计了新型Smith自抗扰控制器,分析了两个反馈的作用机理,并得到了系统模型误差的最大允许边界.当对象参数摄动时,运用仿真研究了系统的频域和时域特性,绘制了不同模型下的最大误差边界值与频率的关系.最后,通过蒙特卡罗试验验证了新型Smith自抗扰控制器的抗扰能力优于改进的Smith-PID控制器.     

汽车空调系统蒸发器总成流场的CFD研究

本文应用FLUENT软件对一种典型的汽车空调系统蒸发器总成的流场进行了CFD数值仿真分析.通过分析,发现了原蒸发器制冷剂流道结构的设计缺陷,提出了改进蒸发器芯体制冷剂流道结构,从而提高系统制冷量的方法.与实验结果相比,CFD分析的蒸发器出口平均温度的误差为7.5%,蒸发器总成进出口压降的误差为3.5%,表明该CFD模型可完全用于工程实际。进一步的实验表明,根据CFD分析结果改进蒸发器结构后的空调系统制冷量提高了8%.     

毛细抽吸两相环系统稳定性的实验研究

为了研究毛细抽吸两相环回路（ＣＰＬ）运行的稳定性特性,对ＣＰＬ－Ⅲ工程模型系统进行了实验研究。总结了ＣＰＬ系统运行稳定性的各种影响因素,包括蒸发器功率、储液器温度、冷却液温度及蒸发器之间的相互影响等,并且对以上因素进行了理论上定性的解释。增大毛细抽吸力,提高储液器温度、保持储液器温度恒定,降低蒸发器功率、减小蒸发器功率的扰动,降低冷却液温度,使储液器的注入点远离蒸发器等可以提高系统稳定性,两个蒸发器之间的相互作用也对ＣＰＬ系统稳定性有影响。在已有实验数据的基础上,给出了系统运行的稳定区域图,并拟合出了不稳定区域的边界线方程。     

液位系统的模糊和LQR切换控制器设计

为了克服液位系统模糊控制的不稳定性和线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制的模型不确定性,设计了模糊和LQR切换控制器;根据系统液位反馈值设计模糊、模糊和LQR加权以及LQR控制并切换策略,确保在液位稳定的情况下实现控制器之间的平稳切换,避免了模糊和LQR直接切换时出现液位大幅度波动现象,并在Quanser公司的储联罐实验平台上进行实验研究,结果表明,模糊与LQR切换过程中液位平稳上升,模糊和LQR切换控制器提高了液位系统响应速度和稳定性。     

一类平面二次系统(Ⅲ)类方程的极限环存在性

通过分析未扰系统的同宿轨在小扰动下的稳定流形和不稳定流形之间的相对位置,研究了一类二次微分方程的极限环的存在性问题,给出了系统存在唯一稳定或者不稳定极限环的条件.     

一类平面二次系统(Ⅲ)类方程的同宿分支问题

通过分析未扰系统的同宿轨在小扰动下的稳定流形和不稳定流形之间的相对位置,研究了一类二次微分方程的同宿轨分支极限环的存在性问题,给出了系统存在唯一稳定或者不稳定极限环的条件.     

基于随机森林算法的阀冷系统膨胀罐液位预测

直流输电电流转换过程中产生大量的热量,阀冷系统的作用是对热量进行及时消散,以保证系统稳定运行,是直流输电工程的核心设备。膨胀罐是保证阀冷系统压力稳定的关键,提前预测膨胀罐排气、补气阀状态能提高系统运行效率。膨胀罐液位是反映其状态的重要指标,该文建立基于随机森林算法的阀冷系统膨胀罐液位预测方法。首先,采集阀冷系统重要参数数据,包括电极功率、环境温度、内冷进（出）阀温度等,分析关联数据对膨胀罐液位的影响关系;其次,开发随机森林回归算法,利用训练集数据对膨胀罐的液位进行预测建模,得到预测模型;最后,利用测试集数据对所建立的预测模型进行综合仿真,结果表明模型预测数据能够很好地与实测数据拟合,说明该文膨胀罐液位预测模型的有效性。     

以R123和R245fa为循环工质的车用余热回收系统的(火用)分析

针对以R123和R245fa为循环工质的车用有机朗肯循环余热回收系统,结合重型车用柴油机的试验数据针对系统进行焖（火用）分析.分析结果表明对于R123系统,在不同的发动机转速下,系统焖（火用）效率随着蒸发压力和发动机负荷增大逐渐增大,但是增长速率均逐渐减小.对于R245fa系统,在不同的发动机转速下,系统焖（火用）效率随着蒸发压力的增大先增大后减小,随发动机负荷的增大逐渐增大.蒸发器是提升中温有机朗肯循环系统系统焖（火用）效率的关键,合理选择及设计系统蒸发器将能够有效提高系统焖（火用）效率.      

非奇异快速终端滑模液位跟踪控制

针对传统终端滑模控制中控制输入奇异和收敛时间长的问题,提出了一种非奇异快速终端滑模(NFTSM)控制方法.该方法由NFTSM滑模面和控制律组成.在此框架下,首先通过在非奇异终端滑模面中引入指数函数和符号函数来设计NFTSM滑模面,其中指数函数用来加快状态远离平衡点时的收敛速度,符号函数用来提升系统稳定性.然后,基于NFTSM滑模面来设计由等效控制输入和切换控制输入构成的NFTSM控制律,该控制律具有能同时实现控制输入非奇异和系统状态有限时间内快速收敛的优势.最后,根据给出的耦合双容水箱模型数学描述,将NFTSM方法应用于耦合双容水箱液位控制中,设计了NFTSM液位跟踪控制器.仿真证明,在存在外扰且参数摄动25%条件下,该控制系统仍能精确跟踪给定液位,表明了NFTSM控制方法的有效性和鲁棒性.     

回热式有机朗肯循环系统热力性能

膨胀机和工质泵作为有机朗肯循环系统的重要动力部件,在不同的热源温度下,合适的膨胀机及工质泵转速能够有效提高有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)系统的热效率。基于回热式ORC系统的热力学分析,选用1,1,1,3,3-五氟丙烷(R245fa)为工质研究了膨胀机转速、工质泵转速以及热源温度对系统性能的影响。结果表明:膨胀机转速的增加使得工质质量流量、蒸发器换热量、膨胀机输出功和系统净输出功有所上升,而蒸发压力和热效率下降;工质泵转速的增加使得工质质量流量、蒸发压力、蒸发器换热量及系统净输出功升高,系统热效率先增加后降低;热源温度的升高导致蒸发压力下降,工质质量流量、蒸发器换热量、膨胀机输出功、净输出功及热效率均随之增加。     

竖直管降膜蒸发器溢流孔式布膜器CFD模拟研究

针对某公司在役竖直管降膜蒸发器换热效果不佳的问题,利用计算流体动力学（CFD）方法模拟研究了径向进液、切向进液以及溢流孔上方液位高度对成膜效果的影响,并进行了实验验证。模拟、实验研究发现：流体径向进入布膜器,仅部分流体沿壁面成膜,造成换热面积的有效利用率不足,进而导致蒸发器换热面积有效利用率低;采用切向孔进入布膜器,流体可在换热管壁面均匀成膜;溢流孔上方液位高度300mm时可保证布膜均匀。     

球杆系统的阻尼自适应抗扰控制

为了提高球杆系统的稳定性和抗扰性能,设计一种阻尼自适应抗扰控制策略.首先,分析球杆系统的非线性动力学过程,并在平衡点附近建立用于控制策略设计的线性模型.然后,在线性自抗扰控制(LADRC)基础上,提出一种阻尼自适应抗扰控制策略,可以克服不稳定对象的闭环振荡,提升抗扰性能.最后,通过仿真和实验,对阻尼自适应抗扰控制与LADRC的控制效果进行比较.结果表明:相较于LADRC,文中方法的震荡超调、调节时间和抗扰性能等指标更加优异,文中方法具有优越性和有效性.     

一阶大时滞对象降阶自抗扰控制的鲁棒稳定性

针对一阶惯性大时滞对象,研究了Smith预估器结合降阶线性自抗扰控制(reduced-order linear active disturbance rejection control,RLADRC)的稳定性和鲁棒性问题.根据劳斯判据得到了使系统稳定的参数选择可行域,并通过数值仿真进行验证;然后基于频域响应分析了稳定可行域内系统的相角裕度范围;最后比较了降阶自抗扰预估控制与单独降阶自抗扰控制对被控对象参数摄动的鲁棒性,并基于蒙特卡罗实验证明了降阶自抗扰预估控制的动态性能更好、鲁棒性更强.这些结论可用于Smith预估器和降阶自抗扰预估控制器参数的设计.     

自抗扰精密跟踪运动控制器的设计

为了提高非圆车削中快速伺服刀架的跟踪精度和抗干扰性,研制了一种自抗扰控制器。通过对执行机构建模分析,将模型中的非线性部分归结为系统的内扰,将加工过程中切削力干扰归结为系统外扰,设计出相应的扩张状态观测器,对系统内、外扰的总和做出实时估计和补偿。仿真实验表明,自抗扰控制性能优于传统的PID控制。通过DSP(digital signal processor)编程,将自抗扰控制器应用于非圆车削。切削加工试验结果表明,自抗扰控制具有良好的控制品质,快速伺服刀架跟踪精度控制在±5μm以内。     

新型平板式CPL系统的设计与实验

设计并研制了一种新型平板式CPL系统.在所设计的新型平板式CPL系统中,蒸发器和冷凝器均采用带有毛细芯的平板式结构.蒸发器的设计借鉴了LHP蒸发器的设计,在回流液体人口侧设计了由纵横十字槽道构成的液体补偿腔,以提高系统的稳定性以及高热流密度工作特性;冷凝器采用新型的三通道平板式结构,以改善系统的启动特性和稳定性.在系统的构成方面,贮液器通过两条通道和系统回路进行流体交换;贮液器和冷凝器相连;贮液器和回流液体管道相连.针对所设计的新型平板式CPL系统建立了试验系统,进行了启动和变工况等运行特性试验.实验证明:该系统在高、低热负荷下都具有可靠、简便的启动特性,稳定的变工况运行性能.     

TFE-E181高温型第二类吸收式热泵热力过程分析

TFE-E181是一种新型工质对，尽管TFE和E181的沸点差较大，工质与吸收剂分离不需采用精馏器，但仍有微量的E181进入蒸发器中，为了避免E181在蒸发器中累积而影响系统的稳定操作，采用蒸发嚣回流方式将累积在蒸发器中的E181回流到发生器中，并对具有这种回流方式的第二类吸收式热泵的热力循环过程进行了模拟计算．研究了高压区压力对蒸发器回流比、进入吸收器工质量、回流液浓度、系统性能系数、Yong效率的影响规律．发现吸收温度、换热器效率、发生温度、冷凝温度对系统性能系数、蒸发器回流比、放气范围、Yong效率有一定影响．分析所得的规律可为TFE-E181高温型吸收热泵性能的提高及优化设计提供必要的理论依据．