水轮机调节系统模糊PID控制器设计及仿真研究

本文基于金哨电厂水轮机调节系统数据设计了一种的水轮机调节系统模糊PID控制器,通过Matlab仿真对控制规则及量化因子、比例因子等参数进行了有效优化,并对两种控制规律进行了详细的对比分析,最终实验结果表明模糊PID控制较传统PID调节时间有约30秒左右的改善,此外,系统的鲁棒性、扰动阶跃响应特性等均有较大提高,实践表明,本文研究具有较高的理论价值。     

基于遗传算法的水轮发电机组模糊调速器的研究

针对水轮机调节系统模糊控制存在的问题 ,结合遗传算法在水轮机组控制中的应用现状 ,提出了一种采用遗传算法在线优化模糊隶属度函数的方法。仿真结果表明 ,该方法可以自适应地跟踪控制对象的参数变化 ,有效地对模糊控制器进行在线优化 ,从而为水轮发电机组的在线智能控制提供了一条有效途径     

基于单神经元自适应PID控制的水轮机调节系统研究

文章针对水轮机的大惯性以及调节系统各环节的非线性特性,提出了一种单神经元自适应PID控制方案,并通过编制仿真程序对系统进行了仿真实验。实验结果表明,采用单神经元自适应PID控制的水轮机调节系统,使其具有更小的超调量和更好的调节性能,有效地改善了水轮机常规PID调节摆动时间长、自适应能力差等问题。     

适用于DC/DC 变换器的预测函数控制优化策略

针对使用预测函数控制(Predictive Function Control, PFC)的 DC / DC 变换器在负载切换时产生的扰动对变 换器响应速度有较大影响的问题,提出通过设计观测器观测扰动来优化预测函数控制算法的控制效果;相对于其 他提高系统抗扰动的方法,通过设计观测器来提高变换器抗扰动的方法的优点是实现简单、优化后控制效果好等; 设计 Luenberger 观测器对负载切换时产生的扰动进行观测,将观测值反馈给预测函数控制算法进行最优化分析, 并结合仿真结果对目标函数进行调整,优化后的目标函数能更好地响应扰动并尽快达到稳态;最后将优化后的控 制算法与 PI 双闭环控制方法进行比较,结果显示优化后的控制算法在受到扰动后比双 PI 控制方法动态性能更 好,实现了应对负载切换时提高系统动态性能的目标,增强了 DC / DC 变换器的抗干扰能力;优化后的算法只考虑 了负载切换时的扰动对于系统其他方面的扰动没有考虑进去,可以通过设计整个系统的观测器来进一步提高 DC / DC 变换器抗扰动的能力。     

模糊自适应控制算法在水轮机调速器建模中的应用

在模糊控制器的设计中,模糊规则的提取,比例、量化因子和隶属度函数的确定都具有一定主观性;针对这种情况,提出改进的模糊自适应PID控制算法(IFPID),利用微粒群算法对经过预处理的隶属度函数进行优化.在水轮机调速器仿真实验中,与简单PID控制算法和一般模糊控制算法相比,基于改进模糊自适应PID算法的系统在响应频率扰动和负荷扰动时有着更短的调节时间和更小的超调量.     

基于轨迹灵敏度计算的水电站系统仿真

研究了水电站仿真中轨迹灵敏度分析计算的应用,提出了一种能够有效计算水电站模块化仿真模型中轨迹灵敏度公式的方法,该仿真模型由水轮发电机其调速系统模块,励磁系统模块,同步电机模块及电气网络模块组成.以一个连接于外部等值系统的水电站为例,验证了水轮机及其调节系统的参数调节以及初始值扰动的轨迹灵敏度分析计算,仿真结果和由PSASP运行得到的结果一致.     

带PID调节器的高性能直流电动机双闭环调速系统

转速反馈控制系统用PI调节器实现了无静差调节,并用电流环限制了电枢电流,消除了负载转矩扰动对稳态转速的影响,实现较好的动态过程.虽然其动态性能可以满足一般工业需求,但是对于最动态性能要求高的场合,传统的双闭环就无法满足要求.结合内模控制原理,提出了一种新型PID转速调节器,使系统具有更好的动态性能.经过MATLAB/SIMULINK仿真,结果表明控制系统能稳定运行在目标工作点,并且相比于传统的双闭环调速系统具有更好的动态性能和抗扰动性能.     

水轮发电机组调速系统的自抗扰控制

为提高水轮机调速系统的控制品质 ,根据自抗扰控制 (ADRC)原理 ,针对考虑弹性水击效应的水轮发电机组水门调节的非线性模型 ,对 ADRC的设计进行了改进。基于三相短路故障、负荷扰动和参数变化的数字仿真实验显示 ,改进的 ADRC与微分几何方法的控制性能相当。结果表明扩张状态观测器的扰动观测和补偿作用使得 ADRC对模型的不确定因素和各种扰动具有更强的适应性和鲁棒性     

压水堆功率调节系统动态特性仿真研究

采用SIMULINK仿真平台,建立压水堆功率调节系统的仿真模型,对其进行时域分析,分析其单位阶跃响应,验证系统的性能指标是否满足要求.同时在同一功率定值下引入阶跃和斜坡反应性扰动,采用PID控制方案研究功率控制系统的动态特性和控制效果,并对传递函数进行优化.通过计算反应性扰动下的堆功率响应,了解系统的稳定特性、调节品质和系统各环节参数对系统的影响,为功率调节系统性能改进提供了参考.系统仿真分析表明:k=0.6时调节系统不仅能很好地克服反应性扰动,又具有良好的随动特性.     

永磁同步电机位置伺服系统的RBF神经网络滑模控制策略

针对永磁同步电机(PMSM)位置伺服控制系统的负载扰动、外部不确定性干扰和模型参数摄动的特点,常规PID控制策略难以达到满意的控制效果.利用滑模控制对系统扰动和参数变化不灵敏的优点,提出一种基于神经网络和滑模控制相结合的位置伺服优化控制策略.在常规滑模控制器设计的基础上,引入RBF神经网络调节滑模控制器的切换增益,削弱...     

三相四线制SVG的自适应PI双闭环控制方法

针对三相四线制静止无功发生器在传统控制方法上存在的缺陷,提出一种自适应PI双闭环控制方法.通过dq0坐标变换完成电压平方外环控制,实现对直流侧电容电压的稳压与均压控制.通过帕克变换完成电流内环控制器的设计,引入自适应PI控制,进行系统仿真,搭建实验验证系统.研究结果表明:自适应PI双闭环控制算法是有效的,提高了直流电压跟踪能力,使系统具有稳定性好、响应实时性好、抗负载扰动能力强等优点.     

大型电站锅炉主蒸汽温度的模块化阶梯式动态矩阵控制

针对淮南平圩电厂#1锅炉主蒸汽温度难以自动调节的问题,在充分了解系统特性、综合考虑各个扰动因素后,作者引入10个影响因素,提出了采用模块化、阶梯式动态矩阵控制方案,成功地解决了该厂2008t/h锅炉主蒸汽温度难以自动调节的问题,使其控制指标达到540±3℃之内,优于国家标准540±4℃.这一实施方案能解决大惯性、大时延及多扰动系统控制问题,具有在线辨识、滚动优化和实时反馈等优点.     

双模糊免疫比例积分微分下的水力发电机组调速器研究

针对一般水力发电机组调速器不能根据系统的动态过程自动调整比例、微分、积分增益的缺点,以水轮机调速器为控制对象,提出了一种基于双模糊免疫比例积分微分(PID)控制算法.该方法在常规免疫PID算法的调节比例增益的基础上,将微分增益调节系统中的采样时刻偏差的微分作为抗原数量,建立了调节微分增益的模糊免疫系统.采用2个模糊免疫系统分别调节比例、微分增益,并通过模糊推理求解积分参数的变化量.仿真实验表明,所提算法在系统设计工况、系统参数摄动及外部干扰的情况下,能将水力发电机组的超调量降低28%,调节时间缩短5%.     

基于遗传算法的双机器人协调搬运阻尼比例微分控制方法

针对双机器人协调搬运作业中的内力控制问题,提出了基于遗传算法的阻尼比例微分(PD)控制方法.给出了广义阻尼PD控制率,建立了用于协调搬运中内力控制仿真的弹簧阻尼质量模型,基于纯运动学协调实验的位置误差数据设计了仿真系统的位置误差扰动输入信号,在所建仿真系统中使用遗传算法进行PD系数的优化,并利用原有双机器人运动学协调实验平台,从机器人腕部加入力传感器搭建了力学协调实验平台,进行了举起-移动-放下的协调搬运实验.结果表明,经力误差控制系数的优化后,双机器人z轴方向的内力控制误差比优化前的平均降低了14.8%,从而验证了所提出方法的有效性.     

水电站计算机监控系统的模糊PID功率调节

水电站计算机监控系统通常为分层分布、开放式的结构体系,监控系统能够根据需要进行水轮机组的有功功率和无功功率调节,主控层的操作员工作站给定水轮机组运行的有功功率和无功功率值,网络通讯使现地控制单元(LCU)的可编程控制器(PLC)运行功率控制流程,实现机组的功率调节.水轮发电机组的功率调节主要通过控制机组的调速器系统和励磁系统来实现,提出了二维模糊比例积分微分控制(PID控制)水轮发电机组功率调节的模式,可根据功率偏差和功率偏差变化率进行PID参数的在线自整定,机组能快速、准确、稳定地达到给定的功率值,使监控系统的功率调节具有良好的控制特性和鲁棒性,有利于延长机组的使用寿命.     

基于切换控制的均匀液位控制

过程工业中常常提出均匀液位控制问题,即在保证液位不出界的前提下,使输出流量尽可能平缓.对于此类受限控制问题,模型预测控制可以取得满意效果,但在线优化的复杂性又阻碍了算法在实际中的推广.基于模型预测控制,提出了一种通过调整预测时间域长度来处理液位约束的方法,加上对未知扰动的估计算法,最终推出切换PI控制律.该方法既简化了在线优化过程,又增强了对随机扰动的适应性,已成功地应用于甘肃金川集团公司6 kt磨浮系统中.     

永磁直线电机的H∞鲁棒控制系统设计

对矢量控制的永磁直线同步电机构成一个三环系统.为了克服不确定性因素和各种扰动对系统的影响,提高系统的鲁棒性能,在速度环和电流环内设计了H∞状态反馈控制器.将系统设计转化成H∞标准设计问题,然后通过求解线性矩阵不等式设计H∞状态反馈控制器.仿真结果表明,与常规的比例积分调节比例积分调节(PI)控制相比较,提出的控制策略使系统响应速度快,对扰动抑制能力强,对参数变化不敏感,具有较强的鲁棒性和伺服性能.     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机自适应滑模调速控制

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统存在参数不确定性及负载扰动问题,提出了一种基于扩张状态观测器的自适应滑模控制方法.在系统模型存在参数不确定性及负载扰动情况下,通过扩张状态观测器对系统的总和扰动进行实时观测,并在控制过程中加以前馈补偿以降低系统总和扰动对控制精度的影响,提高系统的动态性能.由于系统观测误差上界无法精确获得,自适应滑模控制器中的切换控制增益采用参数自适应律来调节,可有效改善系统的抖振现象,保证系统输出高精度跟踪期望信号.仿真结果表明,与传统的比例-积分(proportional-integral,PI)控制方法相比较,提出的基于扩张状态观测器的自适应滑模控制方法具有转速超调量小,响应速度快,对系统的参数不确定性及负载扰动具有很强的抑制力,且能够有效减弱滑模控制的抖振问题和提高系统的鲁棒性能.     

一种基于麻雀搜索算法优化PID的气体流量控制系统设计

为了解决气体流量控制器（MFC）在使用过程中因受到系统扰动所导致的输出流量震荡不稳定以及调节时间长等问题,通常采用比例、积分、微分（PID）控制方法来改善控制效果.采用基于麻雀搜索算法（SSA）的PID参数优化方法,模拟麻雀对环境的搜索行为,对比PID参数进行优化,并将优化后的模型用于反馈补偿控制.实验结果表明,与传统PID参数设置方法相比,基于SSA的PID参数优化方法可以更快地找到最优解,系统输出流量的稳态误差远小于3%,调节时间缩短至300 ms,最大超调远小于4%,显著提高了MFC的控制性能.     

含电压稳定裕度约束的模型预测电压控制器设计

本文提出一种基于模型预测控制的新型电压控制器设计方案,当系统发生扰动导致电压下降时,该控制器通过调节发电机参考电压设定值和无功补偿点的电容器投切量,使故障后系统电压恢复并满足给定的电压稳定裕度。该滚动优化模型中,目标函数综合考虑了电压偏移和控制成本,其等式约束为系统微分代数方程式,并将电压稳定裕度约束引入到不等式约束条件中。为了提高求解效率,采用直接动态优化方法将该动态优化模型转化为非线性规划问题,并采用AMPL优化建模软件提供的内点算法求解。以新英格兰39节点系统为基础构造的算例表明了所提方法的有效性。