控制系统理论
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控制系统理论范文第1篇
【关键词】混杂系统控制；最优控制；电力电子
0引言
由于电力电子变换器本质的高阶非线性，闭环控制问题多年来未能得到较好的解决。线性、非线性和智能控制理论在电力电子中先后得到应用，由于模型存在误差或者控制理论本身的不完备，这些解决方案都未能达到最佳。近年来随着半导体技术的发展，高精度的高速微处理器的出现和普及，使现代控制及智能控制方法的实时计算或近似估算成为可能。在设计高性能的电力电子系统时，先进控制理论的应用是很有实用价值的。本文对混杂系统控制理论的发展现状做了总结，对电力电子变换器的混杂系统建模及混杂系统控制理论在电力电子学的应用进行了总结和展望，指出切换系统最优控制的应用是一个比较新颖的研究方向。
1混杂系统控制的研究现状
混杂系统是一类包含相互作用的连续动态过程和离散动态过程的动态系统，混杂系统控制理论是继线性系统、非线性系统控制理论之后发展起来的系统控制理论。经典及现代控制理论研究的数学模型可以视为混杂系统的一个特例，而将传统控制的理论体系推广到混杂系统控制理论还有大量的理论研究要做。混杂系统的模型有很多种，如层次结构模型、自动机模型，混合逻辑动态模型，切换模型等，其中应用最广泛的是自动机模型。混杂系统的控制方法与现代控制理论类似，也包括自适应控制、学习控制、容错控制、镇定控制、最优控制和鲁棒控制等，这里仅对三种研究较为深入的控制方法加以说明。(l)镇定控制：是指在给定平衡点下，调整控制策略，使系统由不稳定转换为稳定的控制策略。类似传统控制中用输出或状态反馈令开环不稳定系统闭环稳定。(2)最优控制：就是在约束条件下，满足初值和终值条件，并使系统的给定性能指标达到最优的控制策略。(3)鲁棒控制：实际的混杂系统通常存在各种不确定性，鲁棒控制器按标准状态设计，也能够分析并克服这些不可预见的干扰因素，令闭环系统具有一定的鲁棒性。
2电力电子变换器的混杂系统建模
电力电子变换器中开关器件的存在，使它成为一个典型的开关非线性系统。随着开关的通断，电路处在不同的工作状态；每一个状态中，系统都随时间连续运行。在变换器外部或内部事件的驱动下，系统在各个状态间循环跳转，输出由在几个状态间的切换平均实现。变换器的运行特征与混杂系统完全吻合，因此可以说，电力电子变换器是一类典型的混杂系统。目前在电力电子变换器的混杂系统建模中应用较多的有自动机模型和切换系统模型，按这两种思路得到的变换器数学模型基本是一致的。
3混杂系统控制在电力电子中的应用
在国内，从20世纪末开始，越来越多的学者投入到混杂系统控制理论的研究，并致力于将混杂系统控制理论应用于电力电子变换器，目前取得了一定的成果。文献[3]是国内较早将混杂系统理论引入电力电子变换器研究的论文，对电力电子电路进行了混杂系统建模、故障诊断、事件辨识以及小波故障分析等方面的研究。文献[4]对变换器用自动机模型建模做了有益的探索，利用混杂自动机理论建立了电力电子电路的统一抽象模型，并设计出新型滑模变结构控制器。将混杂系统模型和非线性控制方法结合是有益的尝试。文献[5-6]建立了DC-DC变换器的切换线性系统模型，并引入了切换线性系统投影法的概念，提出最小投影法切换律的控制策略。仿真和实验结果表明最小投影法切换律在DC-DC变换器中具有普遍适用性。为了实现切换控制的鲁棒性，与PI控进行了结合在扰动情况下对平衡点进行修正。最小投影法切换律的本质是切换系统在任意初始状态都能够选择一个指向平衡点的速度矢量场，使系统轨迹不断逼近并最终稳定运行于平衡点。
4切换系统最优控制及其在电力电子中的应用展望
对混杂系统的最优控制问题的研究，取得了一定的成果，特别是基于切换线性系统的最优控制。基于经典的动态规划方法，文献[7]针对切换线性系统的最优控制提出了一种二阶段算法。首先固定切换序列，在此条件下求得切换系统最优控制问题的次优解；然后改变切换序列（改变切换次数和顺序）来求全局最优解。当把电力电子变换器视为周期的切换线性系统，可以用来实现多种目标的最优控制。这种情况下系统不能达到一般意义上的最优，但是其运算较为简单，在一定程度上可以达到设计目标，具有一定的实用价值。文献[8]给出基于范数、基于收敛路径、基于收敛距离、基于收敛方向和基于综合的周期切换线性系统的最优切换律的设计方法，可以尝试推广到更复杂的情形，检验其性能。切换系统控制本身还不成熟，有很多问题在控制理论上未能很好地解决。由于切换线性模型可以精确地描述电力电子变换器，切换线性系统最优控制期望能得到更好的特性。
5结论
作为一门交叉学科，电力电子学的发展与控制理论的应用密切相关。目前混杂控制理论还有较大的发展空间，它在电力电子的应用更是刚刚起步。切换控制是新兴的控制方法，由于它所处理的切换系统模型可以较为精确地刻画电力电子变换器，它在电力电子中的应用具有较好的前景。
作者:王磊 单位:韩山师范学院物电系
【参考文献】
[1]张波.电力电子学亟待解决的若干基础问题探讨[J].电工技术学报,2006,21(3):24-35．
[2]杨宽,"基于混杂系统理论的电力电子电路建模与控制研究[D]"2010.
[3]胡宗波,张波,邓卫华,等.基于切换线性系统理论的DC-DC变换器控制系统的能控性和能达性[J].中国电机工程学报,2004,24(12):165-170．
[4]胡宗波.基于切换线性系统的DC-DC变换器控制基础理论研究[D].广州：华南理工大学,2005.
[5]肖文勋．电力电子变换器切换线性系统模型的稳定性与最小投影法切换律[D]．广州：华南理工大学，2008．
[6]Wenxun,X.,Bo,Z.&Dongyuan,Q.Modelingandcontrolruleofthree-phaseBoost-typerectifierasswitchedlinearsystems[C].InternationalConferenceonElectricalMachinesandSystems,17-20Oct.2008,1849-1854.
控制系统理论范文第2篇
关键词：电气企业；电气工程；重要作用；应用现状
1、最优控制理论在电力系统配网自动化中的应用现状
随着我国经济的不断发展，电力系统建设发展更加迅速，进而电力企业的规模也逐渐扩大，电力企业对各方面的管理也更加规范，更加合理，尤其是对电力企业资质管理体制更加的有序合理，电力企业在经济建设中发挥的作用也越来越大，而在电力系统配电网过程中，最优控制理论被广泛地应用，它是电力企业管理的重要内容，也是电力企业能够正常运行的重要保证，能够帮助打造电力企业的核心竞争力，是电力企业发展的内在要求。
在目前我国经济的发展阶段，我国的电力企业属于粗放型的经营模式，管理方面有一定形式的缺陷，就是管理部门将任务分配给项目管理人员，接着设想一下他们项目开展之后的进程，但是由于后期实施的过程中，缺乏专业人员的监督，使得项目工程有所延误。还有一种情况是，管理部门有较大的项目，但是没有具体的实施方案和执行技巧。还有一些企业的项目管理处于无序状态，硬件设施管理不齐全，器具堆放杂乱无章，项目部署没有合理科学地规划，导致项目进度无法推进，直接造成了企业项目的工程时间耽误。如果一个工程项目不规范、不科学，任其自由的发展，不仅会造成项目工期的延长，而且还会造成不必要的人力、物力、财力的损失。但有的项目人员为了一味的追求进度而不顾项目的承受能力，这势必会造成工程成本的增加，对工程的施工质量也无法保证，会给之后的电力系统配电项目留下巨大的隐患。
随着我国经济的快速发展，我国正处于“十三五”规划的攻坚之年和转型之年，要发挥市场在社会主义市场中的决定性作用，并且发挥政府的宏观调控作用来满足我国人们的物质精神文化需求。而电力系统配电网自动化为我国的经济注入新的活力，推动经济发展做出重要成果，在我国电力企业中发挥着至关重要的效益，甚至可以带动电力企业的发展。
我国目前的发展模式仍然以资源型产业和原料性产业，以牺牲环境和资源而换得经济的发展，这种盲目急速的发展状态使得经济的发展远远超出了环境和资源所能承受的范围，造成严重的能源资源短缺问题。因此，我国在上个世纪九十年代便开始研究将最优控制理论应用于电力系统配网自动化中，通过这一理论可以准确地控制电网的配电数据和范围，为我国得到电力企业实施电力配网带来不少便利。
2、最优控制理论在电力系统配网自动化中的基本概述
最优控制系统理论研究的主要问题在于，它是根据已建立的被控对象的数学模型，来选择一个容许控制的对象和区域，使得被控制的对象要按照规定进行运作，并要求将给定的某一性能的指标要达到最优化。近年来，随着我国科学技术的发展，计算机技术的不断进步，最优控制理论出现了数值解法，通过直接搜索法和叠加法找出最适合的控制范围，对于得出的结论比较接近或者是邻近取值，都用比较简单的梯度法或者单纯形法等等的方式。与此同时，计算机可以作为最优控制系统中的一个重要组成部分，可以实现数据在线控制，从而使得最优控制系统在电力系统配网自动化的应用中也变为现实，具有一定的实践意义。
发展到目前为止，对于最优控制系统的研究，无论是在深度上还是广度上都得到了一定程度的发展，而且未来的发展前景也是非常广阔的，并形成了非常实用的学科分支，例如有随机最优控制、分布参数控制等等方法。就目前的发展情况来讲，最优控制系统在电力系统的配网自动化的研究中还是具有非常大的现实意义和经济效益的。
3、最优控制理论在电力系统配网自动化中的应用研究
电力系统的配网自动化有很多因素和条件的限制，设计了新建变电站建设时间、建设地点以及容量大小的最优选择控制，要求满足配网自动化的最大需求。在已知的规划好的预测负荷和电源规划的基础上，根据现有的网络和计算机给出的确定参数，科学合理的新建线路，使得电力系统的配网自动化电网设计可以适应更好的电量负荷，要设计科学可靠的，运行安全且有经济实惠的。但是由于电力系统的配网自动化涉及的因素比较多，而且受到多种变量的束缚，进而电力系统的配网自动化其实是一个非常复杂的大规模的组合优化问题。
随着我国科学技术的发展，电力市场改革的不断深入，以及可靠性价值概念的形成，电力系统的配网自动化越来越受到重视，其中一个关键的因素是可靠性边际成本，从而使得配网自动化的的效益达到良好。而可靠性边际成本是指增加一个单位可靠性水平而获得更大的经济效益而减少投入成本，可靠性边际成本包括分段开关的投资费用和运行的维修费用，可靠性边际成本效益目的是为了那些因电力供给不足而造成的用户停电损失，而电力系统的配网自动化设计的总费用包括开关投资费用、运行维修费用和用户停电损失费用等等。
电力系统配网自动化设计还有一个比较重要的创新就是安装配电网故障定位系统，它是一个实时在线处理系统，可以随时解决用户提出的问题，但是其工作量大，工作环境相对恶劣，温差变化很大，而且一般都装在高电压和高电流的装置上，而且配电网的通信点一般都比较多而且分散，很难采用同一种方式来进行解决，一般要采用混合式的通讯方式，再加上一些干扰因素，配电网故障信息受干扰的可能性就会加大。
在最优控制理论应用中，还有一个重要的部分就是配电网的优化及重构，配电网的优化及重构是指配电网在正常运行中，在电力系统进行运作时，会根据理想的实际负荷来判断负荷的实际分布情况，进而决定网路信息的理想运作模式，在理想的运作模式与前的实际运作模式加以对比，才可以决定采用的解决方式和实际的负荷运载量。这些理想的运作模式就是为了强制的改变电力系统的供电路径，使得电力系统的供电设备可以达到最优模式。
配电网优化及重构设备可以使得电力系统降低耗能，节约资源能源，进一步提高供电质量和供电可靠性和科学性，，改善电力系统的电压分布和功率分布，延长电力系统设备的使用时限，可以更好地带来经济效益和社会效益。通过优化重构不仅可以平衡负荷消除过载，进一步提高供电电压的质量，而且还可以降低电力损耗，提高电力系统设备的经济性。
4、结束语
综上所述，最优控制理论在电力配网自动化实践应用还是非常有成效的，而且应用前景非常广阔，使得电力系统管理已经更加的专业化、科技化、规范化和动态化。为了顺应时代的发展要求，电力系统企业应该努力提高其自身的核心竞争力，发挥其自身的优点来创造更多的价值，占据更多的市场份额。
参考文献：
[1] 仉志华. 基于UPFC的自愈配电环网及其潮流优化控制技术的研究[D]. 济南：山东大学，2012.
控制系统理论范文第3篇
关键词 汽轮机；热工控制系统；故障分析
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）15-0173-01
目前，已经非常广泛的应用了热工控制系统，它可以保证机组运行的安全，并且对于经济效益的提高、劳动环境的改善也很有帮助。
1 热工控制系统故障检测的主要内容
热工控制系统可以保证机组的正常运行，在通常情况下，可以将其分为以下几个组成部分：一是参数调节控制系统，它主要是对各类物资的输出输入量进行控制，从而保证机组能够正常的运行；二是制动机组及时开关的启停控制系统，比如远线控制等等；三是设备保护系统，它主要是保证机组运行的安全，比如锅炉安全监控系统、单元机组保护系统等等；四是特殊类控制系统，比如汽轮机数字电液控制系统、小汽轮机电液控制系统等等。
上面叙述的4个组成部分属于检测的范畴，但是在实际的检测中，我们总结了安歇容易出现问题的系统组件以及程序路段，检查的重点内容分为了这些：一是检测和诊断各个控制系统中的组件传感器；二是检测和诊断各个控制系统中的组件执行器；三是检测分散控制系统等控制系统的自身问题。
2 热工控制系统的故障分类和诊断
传感器故障分析：热工控制系统有着很多的点进行数据测控，传感器可以将这些数据传送给监控终端。如果有故障存在于某一个传感器上，都会对监控系统的正常运行产生很大的影响，设备的安全也不能得到保证。传感器覆盖的范围很广，包括各个环节，比如输入输出电压、机组温度、输出电流等等；通常情况下，传感器的故障有这些，断线故障，超限故障，也就是指系统的输出值大于传感器的限额；恒偏差，指的是有恒定偏差存在于采集数据和实际数据之间；卡死故障，指的是传感器保持一个恒定的采集值，设备情况发生了改变，它也不会变化；差异故障，有一定的差异存在于输出值和实际值之间，但是无法恒定。
执行器故障分析：热工控制系统的执行器长期处于高温高压的环境之中，这样就很容易腐蚀部件，造成电子线路的老化、配套金属材料的变形等情况，这样就会降低执行器的调节作用，控制效果也会受到很大的影响，导致设备故障的出现。执行器的常见故障形式有这些，卡死故障，指的是执行器输出阀全面停滞，无法执行命令指令；死区故障，指令在允许范围以外，输出阀没有做出反应；偏差故障，输出阀位与指令没有完全的贴合；增益故障，为执行器输入输出增益变化；回差故障，上行下行程差值不符合于正常情况。如果从故障性质的角度上来讲，所有的故障都可以纳入这三个种类，分别是渐变性故障、跳变性故障、完全失效故障，其中，发电机组中，渐变性故障非常的普遍，那么就需要对早期的故障检测产生足够的重视。
控制系统干扰故障分析：在接地系统干扰方面，因为热工控制系统有着十分众多的设备，那么彼此之间就有因素互相干扰，其中，通过实际的调查研究发现，最为明显的就是接地系统的干扰。接地系统的干扰有着十分大的危害，它所造成的后果有很多，比如误发系统信号、阀门指令失灵、信号变化异常等等，针对这些问题，需要具体的分析和研究。但是，总起来讲，没有严格的监督施工过程，或者是在连接底线的时候，没有依据相关的规范和要求，是故障发生的重要原因。因此，在工程自检的时候，需要特别注意，防止出现这种情况，在施工的过程中，要将相关的技术规范明确的传达给设备安装人员，同时，施工人员也需要对图纸仔细的观察，做到了然于胸，在施工的过程中，也需要严格依据相关的设计要求和图纸要求来进行。
3 热工控制系统常见故障的处理
具体来讲，热工控制系统常见故障的防范措施主要有以下几方面。
1）是在研究隐患问题的技术方面，需要在提高效率的基础上，保证运行的足够安全。要依据实际运行的具体情况来比照现有的各项规章制度，对其进行完善和健全，并且将其严格的落实下去。
2）是针对容易发生问题的组件，应该制定定期维修制度：要定期紧固各种仪器控制设备的通讯电缆，定期吹扫风烟测量管路，如果条件允许的话，可以进行固定式吹扫管路的安装，这样人们的工作量就可以得到大大的减轻，在开关控制方面，也需要充分结合实际情况来进行。
3）是对于热工控制系统设备的工作环境，也需要采取一系列的措施来进行提高和改善，比如应该良好的密封就地设备接线盒，这样可以防止遭受到腐蚀以及雨水的破坏等等。
4）是在日常工作中，技术人员应该对各项参数指标产生足够的重视，仔细的观察，这样可以将各类设备存在的隐患和缺陷及时的找出来，进行分析之后，采取一系列的措施来进行整改。
5）是要制定DCS系统检修标准和周期，依据DCS系统设备的特性，在修理机组的同时，还需要检修其他的一些相关项目，比如备份应用软件，核定控制模件的标示和位置等等。
6）是要清扫相关模件防尘滤网，要定期检查和紧固接地系统和接柜地线，检修和测试电源和风扇。同时，在修复故障方面，需要从三个层次来进行，部件诊断、回路诊断和系统诊断等。
4 结束语
汽轮机运行中，十分重要的一个组成部分就是热工控制系统，我们要将故障防范和故障检修有机的结合起来，通过前期的检测，来将问题及时的发现，并且采取一系列的措施来进行整改，保证机组运行的安全性和可靠性。本文分析了热工控制系统的故障分类及诊断，然后探讨了热工控制系统常见故障的处理，希望可以提供一些有价值的参考意见。
参考文献
[1]谢云翔.汽轮机热工控制系统故障分析及处理[J].电子技术与软件工程，2013，2（2）：123-125.
[2]韩磊，韩森.论火电厂热工控制系统存在的问题以及解决对策[J].城市建设理论研究，2012，2（32）：87-89.
[3]兰奇发.浅析电厂热工仪表的常见故障与处理对策[J].中国科技博览，2012，2（32）：34-36.
[4]黄顺忠.浅谈核电站汽轮机热工保护仪表安装技术[J].城市建设理论研究，2011，2（22）：46-48.
控制系统理论范文第4篇
1.1系统规范及环境随着变电运行技术的不断提高，目前变电站内自动化和智能力水平不断提升，特别是无人值班变电站的实现，更是加快了调度自动化的发展进程。电力调度自动化系统得以在变电站内进行应用，这是一个集电网测量、控制和保护等多功能于一体的管理系统，这就有效的提高了变电运行的水平。但由于该系统沿用的技术标准还是以前的技术标准，这就导致在运行过程中与实际的需求存在不符合的地方，从而导致通道、监视及一次设备开关机构等都存在许多不完善的地方，问题频繁发生。
1.2安全防护体系电网调度系统在运行中受到较大的安全威胁，这种威胁主要来自于两个方面，即物理层面上的威胁及内部计算机犯罪所带来的威胁。物理层面上的威胁主要来自于系统主机的硬件及连接的线路，一旦硬件受到损坏、发生故障则会导致一些重要数据丢失，从而给系统带来较大的安全隐患。系统主机由于处于联网的工作状态，这就可能受到来自于网上的任何一台主机的攻击，一旦网络安全防护不力，则会受到黑客、病毒的侵蚀，从而导致安全问题发生。系统的安全还涉及到主机操作系统层面的安全，一旦出现未经授权即存取、越权使用账号和口令等，用户拒绝系统管理，对系统的完整性进行损害等行为发生，则会给系统带来严重的安全问题。
1.3误下命令
（1）调度员作为调度系统的真正操作人员，由于其工作量较大，操作任务较为繁重，一旦调度员缺乏安全意识，对工作缺乏认真负责的态度，则极易导致在工作中不严格遵守操作规程，不严格进行交接班，再加之对系统运行方式缺乏必要的了解，从而导致误下命令。另外由于工作精力不集中，而且拟定调度命令时出现错误，再加之现场核对和交接班时交接不清，从而直接进行操作，导致事故的发生。
（2）调度员自身安全意识薄弱，在工作中不仅不规范的使用调度术语，而且遇到问题往往凭借经验主观进行判断，从而误下命令，导致安全问题发生。
1.4误送电调度员的工作不仅直接关系到调度系统的安全运行，同时也关系到工作人员的人身安全。调度员误送电的发生多数情况下是由于没有对操作管理制度进行严格执行，同时对于工作许可和工作结束后手续也存在不清的地方，从而导致线路上还有多个工作组处于工作状态下时就送电，从而导致安全事故的发生。
1.5延误送电延误送电多发生在事故处理工作中，这与调度人员执行意识差及素质差有很大关系，同时在工作时对系统运行状况及工作程序缺乏了解，从而导致对重要用户的用电出现延误，给对方带来较大的经济损失。
1.6管理因素调度作业时由于人机混杂，如果管理混乱则极易导致事故的发生。如不能及时进行巡视检查，导致问题不能及时发现并进行处理，为系统运行埋下安全隐患。再加之调度作业时缺乏有效的监管措施，这样就导致在运行过程中一些规章制度和措施得不到有效的执行和落实，不能及时分析出现的异常和不安全现象，从而导致安全事故频发。
2完善系统管理的有效对策
2.1从硬件安全出发构建安全防护体系
（1）从操作管理入口着手，设定登陆和操作的权限，对管理人员进行分类和分级。可以按照对系统使用的权限来设计不同用户的使用范围。这要求在设计系统的时候就需要对不同的用户设定使用和管理规范，对非系统维护人员屏蔽某些功能，让核心数据得到应有的保护，也避免一些错误操作而造成的不必要误动或者事故。
（2）注意保证主系统的功能和故障诊断。对于自动调度系统来说，其功能的是由不同的网络服务器实现的。在系统的建设、调试、运行的过程中一定要注意对各种服务器指标的监控，以此作为依据对系统进行实时的监控，并作出必要的调整，保证系统的基本功能，提高系统的安全性。还有，应合理设计系统的故障诊断功能，能够及时报错。
（3）注意计算机的防护。系统功能的实现主要依靠的是计算机，对所有的计算机而言外界的攻击和病毒都会对系统产生影响。所以在建立调度系统的时候一定要做好软硬件的防护工作，包括防火墙和病毒检测功能的增强。同时要定期对系统进行检测，做到及时发现及时处理。
2.2规范系统及运行环境的控制需要进一步对电网调度自动化系统进行规范，对系统内存在的不安全因素进行及时解决，尽量做到变电站内四遥功能的实现，从而更好的推动无人值班变电站的全面实施。对于计算机系统来讲，为了使其能够安全的运行，性能更好的发挥，则需要设置专职的系统管理员，同时软件人员还需要对计算机系统软件运行的状况进行定期检查，从而及时发现问题并及时进行处理。变电站内的自动化系统设备需要进行了可靠的接地，做好雷电和过电压的有效防护措施，定期对接地系统进行检测，同时还需要在自动化设备机房内配置消防设施，从而确保设备能够安全的运行。
2.3作好预防误操作、误调度工作
（1）严格执行规章制度，堵绝习惯性违章。无论是误调度还是误操作的发生，都与调度员工作的态度有关，所以需要在日常工作中养成良好的习惯，严格执行操作规程和各项管理制度，对各项工作都要认真负责，仔细的对各个环节做好检查和审核工作，努力克服习惯性的违章操作，有效的预防误操作和误调度的发生。
（2）加强设备的可靠性。首先需要确保设备处于良好的运行状态，所以调度员需要对设备的运行状况进行掌握，而且在设备运行过程中，还需要针对天气情况做好事故预想，提前做好各项防范措施，这样在发生事故时，才能灵活的应对。其次，需要做好输电线路的检修工作，对于重点路段要进行重点排查，及时发现隐患及时进行处理，从而有效的杜绝误调度事故的发生。
2.4完善系统跟踪管理措施，加强运行管理以“安全第一，预防为主”为宗旨，严格执行有关规定，同时建立有效的巡视制度，分站设备巡视由变电站运行人员负责。建立健全运行管理及安全规章制度，建立安全联防制度，将网络及系统安全作为经常性的工作。加强工作责任心管理，防止来自内部的攻击、越权、误用及泄密。执行值班调度员要坚守岗位，重大操作还应进行危险点分析和事故预想。
3结束语
控制系统理论范文第5篇
交流变频调调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电效果以及在国民经济领域的广泛适用性，已被公认为是一种最有前途的调速方式。在能源日益紧张的今天，变频器作为交流调速的一种主要手段，在工业生产中取得越来越广泛的应用。本文介绍的闭环恒压供水系统采用三垦SAMCO-vm05型变频器实现，详细叙述了其实现闭环控制的内藏PID功能主要参数设置及闭环调试方法。
2闭环供水系统的原理
该闭环系统应用于工厂的生产用水，其目的是向车间提供连续的水压稳定的水。图1是供水系统框图。它主要由变频控制箱、超压排流阀、液位传感控制器、压力传感器等组成。
系统中，1#泵为恒速泵，2#泵为变频调速泵。正常工作时，由1#泵抽取河水，经净化后直接供生产车间，由于1#水泵供水量总大于车间用水量，因此设置了超压排流阀，当管道水压超过设定水压时，排流阀开始工作，多余的净化水被排到水池中，当水池水位到达水位上限时，系统控制1#泵停机，同时启动2#泵，由变频器控制2#泵向车间供水，当水池水位下降到水位下限时，2#泵停止工作，1#泵启动运行，如此循环。
3变频器闭环控制
变频器用于2#泵的控制，即在抽取水池水时，根据用水管网压力的变化，通过变频器实现自动跟踪来调节水泵电机的转速，保持用水管网压力稳定。三垦通用变频器SAMCO-vm05为用户实现闭环控制提供了内藏的PID功能，它能将外部变送器输入的模拟信号(4~20mA、0~5V、0~10V)反馈输入到变频器，并取得与变频器设定频率指令之间的偏差，进行P(比例)、I(积分)、D(微分)控制，从而使负载一侧的动作跟随指令值的变化而改变。
3.1硬件原理
闭环控制的硬件原理如图2所示。压力传感变送器将管网水压信号转变成4~20mA电流信号作为反馈输入到变频器的IRF/VRF2端子，外部压力设定器将指定的压力(0~1.0Mpa)转变为0~10V电压信号输入到变频器VRF1端子。变频器根据给定值与反馈值的偏差量进行PID控制，输出频率控制电机的转速，从而使系统处于稳定的工作状态，管网水压保持恒定。
3.2闭环控制的相关功能代码与参数
变频器的功能参数很多，这里只介绍与PID闭环控制相关的参数设置，需要说明的是SAMCO-vm05型变频器内部PID控制采样周期Ts为10ms。
Cd071=3内藏PID控制模式
Cd120=5反馈信号为4~20mA电流输入
Cd002=3给定信号为0~10V电压输入
Cd122=0.00~100.00PID控制比例增益
Cd123=0.00~100.00PID控制积分增益
Cd124=0.00~100.00PID控制微分增益
Cd125=1~500反馈输入滤波时间常数
3.3设定值和反馈值的频率变换
在利用外部模拟信号作为设定值或反馈值时，输入模拟信号最小值(0V或4mA)时频率(偏置频率)和最大值(5V或10V或20mA时的频率(增益频率)须根据其F-V特性(或F-I特性)来设定。
(1)设定值的频率变换
外部压力设定器将压力0~1.0MP变换成电压信号0~10V输入到变频器VRF1端子，其F-V特性如图3。因此:
偏置频率cd054=0.0Hz
增益频率cd055=50.0Hz
(2)反馈量的频率变换
压力传感器将管网压力0~1.0MP变换成电流信号4~20mA输入到变频器IRF/VRF2端子，其F-I特性如图4。因此:偏置频率cd062=-12.5Hz
增益频率cd063=50.0Hz
3.4闭环调试步骤与方法
·首先，将变频器设在开环运行模式，检测压力传感变送器反馈信号是否正常;
·根据传感变送器的P-I特性和变频器的F-I特性求出反馈量的偏置频率cd062和增益频率cd063;
·根据外部压力设定器的P-V特性和变频器的F-V特性，求出设定值的偏置频率cd054和增益频率cd055;
·设置负载电机可驱动的最高频率cd007和最低频率cd008，本系统中设置cd007=50Hz，cd008=15Hz;
·设置cd071=3为内置PID控制模式;
·增加cd122单元的比例增益直至系统开始振荡，然后取振荡时的增益的1/2来设定;
·增加cd123单元的积分增益直至系统开始振荡，然后取振荡时的增益的1/2来设定;
·微分增益在以压力、流量为对象的控制系统中，由于滞后不大，一般设置为0;
·滤波时间常数cd125单元的值根据实际情况来调整，以消除信号传输过程中的干扰。
4故障处理
4.1变频器故障
无论是从冗余设计原则还是从系统实际应用环境考虑，在变频器发生故障时都要求不间断供水。
在本系统中，当变频器突然发生故障，变频自动运行系统自动停水并报警，然后2#泵进入工频运行，当然工频运行时，管网压力不能自动控制，只能作为短时应急工作方式。
4.2水位检测故障
水池的水位信号采用浮子式液位控制器检测，为防止液位控制器失灵，对水池低水位采用双下限两路触点控制，当第一个水位下限触点故障时，变频器系统设有正常停机，待水位达到第二个下限(比第一下限水位略低)，系统发出报警信号，同时停止2#变频泵，启动1#工频泵。
5结束语
在供水系统中采用变频调速运行方式，可根据用户实际用水量的变化自动调节水泵电机的转速，保持压力稳定，实现恒压供水，并且能节约能源，延长设备使用寿命，减轻工人劳动强度。
三垦通用变频器SAMCO-vm05型及SAMCO-i型为用户提供的PID控制功能，其硬件输入端子设置灵活，适用于各种传感器。软件参数设置方便，且提供了反馈量的数字滤波功能，适合于温度、压力或流量为控制对象的闭环系统中。
目前，该系统已投入运行使用，性能稳定可靠，节能效果明显，具有一定的先进性。
参考文献
[1]张燕宾.SPWM变频调速应用技术[M].北京:机械出版社,1997.
