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機電系統(tǒng)理論與技術(shù)范文第1篇

電網(wǎng)調(diào)度自動化，簡單來說，就是運用現(xiàn)代自動化技術(shù)，對電網(wǎng)進行調(diào)度和管理。電網(wǎng)調(diào)度自動化是電力系統(tǒng)自動化的重要組成部分，也是非常關(guān)鍵的內(nèi)容。在我國，根據(jù)實際情況，對電網(wǎng)調(diào)度進行了相應(yīng)的等級劃分，由低到高依次為縣級電網(wǎng)調(diào)度、地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度、省級電網(wǎng)調(diào)度、大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度以及國家電網(wǎng)調(diào)度。以縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)為例，其基本結(jié)構(gòu)如下：在電網(wǎng)調(diào)度自動化中，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是最為關(guān)鍵的部分，其與服務(wù)器、工作站、顯示器、變電站終端設(shè)備等在計算機系統(tǒng)的連接下形成了一個相對統(tǒng)一的整體，構(gòu)成了電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中，電網(wǎng)調(diào)度自動化所涉及的方面是非常廣泛的，不僅需要對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進行實時采集，還需要對電網(wǎng)運行中的安全性和可靠性進行有效評估，更需要對整個電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和負荷能力進行預(yù)測，而這些功能的實現(xiàn)，都離不開計算機系統(tǒng)的支持。不同等級的電網(wǎng)調(diào)度對于計算機系統(tǒng)的需求也存在很大的差異，對于級別相對較低的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，可以選擇PC機作為服務(wù)器或者工作站；而對于級別相對較高的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，由于電網(wǎng)容量更大，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，對于計算機系統(tǒng)的需求也較高，需要選擇更加先進的計算機技術(shù)以及更加可靠的軟件支撐。

2.智能電網(wǎng)技術(shù)

智能電網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下：智能電網(wǎng)技術(shù)可以說是計算機技術(shù)與電力系統(tǒng)自動化技術(shù)有效結(jié)合的最佳范例，其中涵蓋著相當(dāng)多的技術(shù)，不僅電網(wǎng)的調(diào)度需要依靠智能電網(wǎng)技術(shù)對全局進行控制，而且智能電網(wǎng)技術(shù)同時也覆蓋了發(fā)電、輸變電、配電、調(diào)度等環(huán)節(jié)，計算機技術(shù)也隨之深入到了電網(wǎng)運行的各個環(huán)節(jié)。在智能電網(wǎng)中，計算機技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)、柔流輸電等方面，而正是由于計算機技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，才使得智能電網(wǎng)技術(shù)變得突飛猛進。從目前來看，我國構(gòu)建智能電網(wǎng)的主要目標之一，就是利用現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)進行電網(wǎng)的建設(shè)。而在這個過程中，必然需要計算機技術(shù)的支持。首先是通信系統(tǒng)，利用現(xiàn)代通信技術(shù)，智能電網(wǎng)可以更好的對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進行采集、傳輸和保護，需要電網(wǎng)建設(shè)人員的重視。在智能電網(wǎng)中應(yīng)用通信系統(tǒng)，可以對電網(wǎng)的功能進行擴展，提升電網(wǎng)對于風(fēng)險的抵抗能力，保障電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。同時，用戶也可以通過通信系統(tǒng)，對智能電網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)進行訪問，對電力相關(guān)的問題進行實時在線咨詢，實行用戶與供電企業(yè)之間的良好溝通。其次是信息管理系統(tǒng)，其同樣是智能電網(wǎng)的重要組成部分，同樣是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建起來的。信息管理系統(tǒng)的功能主要是對信息的采集、處理、集成和顯示，保障信息安全。信息管理系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的作用是非常重要的，例如，信息的采集和處理可以實現(xiàn)對各種信息的記錄、歸類、總結(jié)，方便人們進行查詢；信息的集成可以有效提高智能電網(wǎng)的信息處理能力；信息顯示可以為用戶提供了解電網(wǎng)運行情況的平臺；對于信息安全的保障則能夠避免用戶信息的泄露，使得用戶的權(quán)益得到更好的保障。然后是網(wǎng)絡(luò)拓撲，未來智能電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)必然是向著穩(wěn)定性強、靈活性高的方向發(fā)展，而我國能源分布不均勻的情況使得發(fā)電區(qū)域和用電區(qū)域相距甚遠，電力在傳輸過程中會出現(xiàn)大量的損耗。對此，我國在電力網(wǎng)絡(luò)中加強了對于計算機技術(shù)的應(yīng)用，通過直流聯(lián)網(wǎng)工程等項目，對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化和調(diào)整，從而有效確保了電網(wǎng)的經(jīng)濟高效運行。

3.變電站自動化

在電力系統(tǒng)中，變電站以及相關(guān)輸配電線路的主要功能是方便供電企業(yè)與電力用戶的相互溝通和聯(lián)系。在應(yīng)用計算機技術(shù)前，供電企業(yè)與電力用戶之間的信息傳遞通常都是由人工方式進行，不僅效率低下，而且存在很大的滯后性。建設(shè)變電站自動化系統(tǒng)，融合計算機技術(shù)，可以極大地提高信息反饋效率，加強對于變電站的監(jiān)控和管理，保證變電站的安全穩(wěn)定運行。變電站自動化系統(tǒng)如下圖所示：在不斷的發(fā)展過程中，借助于計算機技術(shù)，變電站逐漸實現(xiàn)了自動化運行和管理，二次設(shè)備也開始朝著數(shù)字化的方向發(fā)展，并且隨著計算機技術(shù)的不斷深入，還將實現(xiàn)變電站的網(wǎng)絡(luò)化和集成化。變電站自動化系統(tǒng)的出現(xiàn)，一方面，可以有效簡化變電站的操作流程，實現(xiàn)無人值守，另一方面，也可以促進電網(wǎng)調(diào)度自動化的有效實現(xiàn)，必須得到電力技術(shù)人員的充分重視。

4．結(jié)語

機電系統(tǒng)理論與技術(shù)范文第2篇

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng)自動化；智能技術(shù)；分析

1、電力系統(tǒng)自動化與智能技術(shù)的含義

電力系統(tǒng)自動化，從含義上是對電能生產(chǎn)、傳輸和管理實現(xiàn)自動化、自動調(diào)度和自動化管理；從種類上，它的分類較多，例如：電網(wǎng)調(diào)度自動化等。智能技術(shù)是智能計算機技術(shù)的簡稱，從含義上它包含體系結(jié)構(gòu)和人機接口；從種類上，它的種類也較多，例如：模糊控制等。

智能技術(shù)是具備學(xué)習(xí)、適應(yīng)及組織功能的行為，能夠?qū)Ξa(chǎn)品問題進行合適求解，解決傳統(tǒng)魯棒性控制和自適應(yīng)控制無法解決出令人滿意結(jié)果的，非線性、時變性和不確定性的控制問題。目前，智能技術(shù)尚處于發(fā)展階段，但它已受到人們的普遍重視，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域中，并取得了一定的實效。

專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍很廣，它是一種基于知識的系統(tǒng)，用于智能協(xié)調(diào)、組織和決策，激勵相應(yīng)的基本級控制器完成控制規(guī)律的實現(xiàn)。主要針對各種非結(jié)構(gòu)化問題，處理定性的、啟發(fā)式或不確定的知識信息。如：電力系統(tǒng)恢復(fù)控制、故障點的隔離、調(diào)度員培訓(xùn)、處于警告或緊急狀態(tài)的辨識、配電系統(tǒng)自動化等。以智能的方式求得受控系統(tǒng)盡可能地優(yōu)化和實用化，并經(jīng)過各種推理過程達到系統(tǒng)的任務(wù)目標。雖然取得廣泛應(yīng)用，但存在如難以模仿電力專家的創(chuàng)造性等局限性。一般而言，專家控制系統(tǒng)應(yīng)用較大的原因是由于該方法可適用范圍廣，且能為電力系統(tǒng)處于各種狀態(tài)提出辨識，根據(jù)這種具體情況給出警告或提示，同時還能進行控制和恢復(fù)。雖然專家系統(tǒng)得到一定的應(yīng)用，但是仍存在一定的局限性，這種局限包括對創(chuàng)造性的難以模仿，而只限于淺層知識的應(yīng)用，缺乏極有效的深層模仿和設(shè)計，難以適應(yīng)復(fù)雜狀態(tài)。因此，在開發(fā)專家系統(tǒng)方面應(yīng)注意專家系統(tǒng)的代價/效益分析方法、專家系統(tǒng)軟件的有效性和試驗、知識獲取、專家系統(tǒng)與其他常規(guī)計算工具相結(jié)合等問題。

模糊方法是一種對系統(tǒng)宏觀的控制，十分簡單而易于掌握，為隨機、非線性和不確定性系統(tǒng)的控制，提供了良好的途徑。將人的操作經(jīng)驗用模糊關(guān)系來表示，通過模糊推理和決策方法，對復(fù)雜過程對象進行有效控制。通常用“如果……，則……”的方式來表達，在實際控制中的專家知識和經(jīng)驗不依賴被控對象模型，魯棒性較強。模糊控制技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，與常規(guī)控制相比，其在提高模糊控制的控制品質(zhì)，如：穩(wěn)態(tài)誤差、超調(diào)等問題，自身的學(xué)習(xí)能力還不完善，因此要求系統(tǒng)具有完備的知識，對工業(yè)智能系統(tǒng)的設(shè)計而言是困難的，如模糊變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)或自組織模糊控制、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變結(jié)構(gòu)控制等。另一方面包含了各種智能控制方法之間的交叉結(jié)合，對電力系統(tǒng)這樣一個復(fù)雜的大系統(tǒng)來講，綜合智能控制更具備巨大的應(yīng)用潛力?，F(xiàn)在，在電力系統(tǒng)中研究較多的有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系統(tǒng)的結(jié)合，專家系統(tǒng)與模糊控制的結(jié)合，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制的結(jié)合，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制與自適應(yīng)控制的結(jié)合等方面。這些模糊方法的運用因其可使用范圍廣，目前已在自動化控制中被廣泛應(yīng)用。智能集成化是綜合智能控制重要的技術(shù)發(fā)展方向，其可將多項智能技術(shù)相互結(jié)合于一體，不再單獨運用，各取優(yōu)勢。如模糊技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制的結(jié)合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系統(tǒng)的結(jié)合等，這些都在電力系統(tǒng)自動化控制中有較多研究。

2、智能技術(shù)與電力系統(tǒng)自動化的結(jié)合

智能技術(shù)被應(yīng)用在電力系統(tǒng)自動化中，進一步完善和發(fā)展了電力系統(tǒng)自動化。智能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的有效應(yīng)用，不僅協(xié)調(diào)了電力系統(tǒng)發(fā)展的不成熟性和該系統(tǒng)本身的不穩(wěn)定性，還滿足了公眾對于相對廉價、便利的電力網(wǎng)絡(luò)的需求。所以，智能技術(shù)作為一種技術(shù)被應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動化中。

眾所周知，智能技術(shù)從分類上可分為以下幾個部分：模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)控制、線性最優(yōu)控制和綜合智能控制。如今，電力系統(tǒng)自動化還未發(fā)展成熟，還存在一些缺點以待改進，如：強非線性，時變性且參數(shù)不確切可知，含有大量未建模動態(tài)部分和電力覆蓋范圍大但卻具有網(wǎng)絡(luò)阻滯、延遲等。下面，我們將具體分析如何通過應(yīng)用智能系統(tǒng)改變電子系統(tǒng)智能化的缺點。

3、將智能技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)自動化中的具體做法

3.1模糊控制在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

模糊控制使得建立模型來進行控制變得十分簡單和易于掌握。通過建立模型進行控制是一種比較現(xiàn)代的方法，與建立常規(guī)的模式相比，更具優(yōu)越性、相對簡單。例如，交通信號燈的轉(zhuǎn)換是由前面的主列隊與后面的主列隊決定，并使用一定的工具實現(xiàn)二維模糊控制器。洗衣機可根據(jù)清洗過程中水質(zhì)的變化對衣物進行不同程度的清洗，以保證衣物的干凈。模糊控制主要是在汽車的自動變速器上起作用，是通過自動變速器檢測駕駛員的速度得出駕駛員的駕駛意圖，判斷路況和汽車受到的阻力、監(jiān)測發(fā)動機的情況。通過以上舉例，我們可以得出模糊控制適用于電力系統(tǒng)自動化，并且具有廣泛性和通用性，能夠適用于其他不同的領(lǐng)域。

3.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)具有與電力系統(tǒng)自動化相適應(yīng)的性質(zhì)“非線性特性”，同時，其還具有自我學(xué)習(xí)與自我組織的能力，以及具有強壯的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和處理的能力。因此，大量的、簡單的神經(jīng)元構(gòu)成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，有了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利用一定的學(xué)習(xí)算法，將隱藏在其連接權(quán)值上的大量信息進行了調(diào)節(jié)權(quán)值，從而實現(xiàn)了非線性的復(fù)雜映射，從m維空間到n維空間。這個概念被應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如：自動控制領(lǐng)域；處理組合優(yōu)化問題；模式識別；圖像處理；傳感信號處理和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等。因為人體與疾病之間的關(guān)鏈非常復(fù)雜，因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)也被廣泛應(yīng)用到醫(yī)學(xué)上的多個領(lǐng)域，例如：醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)中的麻醉和危重醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究等。由上述舉例，我們可以知道神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)適用于電力系統(tǒng)自動化，具有廣泛性和通用性，能夠適應(yīng)于其他不同的領(lǐng)域。

3.3專家系統(tǒng)控制在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

專家系統(tǒng)控制能及時處理和辨識發(fā)生故障的電力系統(tǒng)，最大限度地降低網(wǎng)絡(luò)阻滯或延遲給人們帶來的危險和不便。專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中有較為廣泛的應(yīng)用范圍，例如能夠辨識電力系統(tǒng)所處的狀態(tài)：警告狀態(tài)或緊急狀態(tài)、緊急的處理、系統(tǒng)恢復(fù)控制、系統(tǒng)規(guī)劃、切負荷和電壓無功控制、故障點距離的測量、做出短期負荷預(yù)報、所處狀態(tài)的安全分析以及先進的人機接口等方面。在電梯控制中的應(yīng)用，隨著科技的日新月異，電梯的制作技術(shù)也在不斷地發(fā)展與更新，由簡單逐漸趨向于復(fù)雜化，現(xiàn)在，在電梯即將出廠時，會有專門的工作人員進行調(diào)試，但當(dāng)安裝好后，電梯一旦出現(xiàn)故障時，為本單位所配備的維修人員，卻不能快速找到問題，解除故障，這是由于電梯構(gòu)造復(fù)雜化了，因此我們需要在安裝電梯之前，安裝專家控制器以確保電梯的可用性和保障性。由此可見，專家系統(tǒng)控制適用于電力系統(tǒng)自動化。

3.4綜合智能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

綜合智能系統(tǒng)根據(jù)模糊控制結(jié)構(gòu)有效、合理地將這些控制方法結(jié)合起來，以完善電力系統(tǒng)自動化，使其能夠具備穩(wěn)定性、協(xié)調(diào)性和簡易性。由于智能控制方法之間的交叉結(jié)合，一般人們會將其進行如下組合進行分析，例如：神經(jīng)系統(tǒng)與專家系統(tǒng)的結(jié)合；專家系統(tǒng)和模糊控制的結(jié)合；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制的結(jié)合；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制與自適應(yīng)控制的結(jié)合等方面。

機電系統(tǒng)理論與技術(shù)范文第3篇

關(guān)鍵詞：ORC循環(huán)發(fā)電；工質(zhì)；熱力原理

中圖分類號：O414.1 文獻標識碼：A 文章編號：

低溫?zé)崮苡袡C物發(fā)電主要是基于ORC循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，是一種優(yōu)良的低溫型熱能有機物發(fā)電系統(tǒng)。其以低沸點的有機物工質(zhì)，進而在溫度較低的環(huán)境下，做到節(jié)能高效的熱能利用。同時，對于系統(tǒng)的工質(zhì)選擇非常重要，尤其是其熱力性質(zhì)的滿足，是系統(tǒng)良好運行機能的基礎(chǔ)。并且，在ORC系統(tǒng)的構(gòu)建中，要明確好各參數(shù)的計算與處理。

1基于ORC循環(huán)下的有機物工質(zhì)分析

1）有機物工質(zhì)的性質(zhì)分析。有機物工質(zhì)作為一種節(jié)能高效型媒介，在壓力特征和屬性上，具有鮮明的特點。尤其是壓力特征中的壓力承受度，是衡量工質(zhì)指標的重要依據(jù)。

①壓力特征，尤其是工質(zhì)的選擇。良好的ORC循環(huán)系統(tǒng)，需要構(gòu)建于科學(xué)的工質(zhì)之上。因此，在選擇有效的工質(zhì)之前，需要針對各工質(zhì)壓力承受度，進行合理的評估。對于低溫型熱能有機物發(fā)電系統(tǒng)而言，其對100℃以下的熱能，不宜以水為工質(zhì)，進而造成發(fā)電系統(tǒng)的負壓狀態(tài)下的工作。同時，以水作為工質(zhì)，對于發(fā)電系統(tǒng)的密封工藝有更高的要求。并且，以水為工質(zhì)的做功率低于傳統(tǒng)有機工質(zhì)。因此，無論是從發(fā)電系統(tǒng)工藝要求上，還是從熱能率上，以水作為工質(zhì)是不科學(xué)合理的。

對于發(fā)電系統(tǒng)而言，其有機工質(zhì)要基于系統(tǒng)功率，合理的相應(yīng)工作壓力的工質(zhì)。工質(zhì)的工作壓力高于發(fā)電系統(tǒng)的功率需求，使得系統(tǒng)的熱能利用率降低，尤其是系統(tǒng)管道壁的厚度增加，不僅加劇了系統(tǒng)的造價成本，而且增加了管道的熱能損耗，這點不符合高效的原則。同時，工質(zhì)的工作壓力過高，造成發(fā)電系統(tǒng)的諸多設(shè)備處于超額工作狀態(tài)，諸如轉(zhuǎn)換器處于疲勞狀態(tài)下，自損能量的消耗增大，進而大大降低了系統(tǒng)的工作效率。因而，在ORC循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)建中，要基于系統(tǒng)的設(shè)計需求，科學(xué)的選擇工作壓力相應(yīng)的工質(zhì)。

②工質(zhì)的干濕。有機工質(zhì)在干濕的控制，主要通過飽和蒸汽度來表示。尤其是基于飽和蒸汽線的斜率來表現(xiàn)工質(zhì)的干濕，增加了控制的有效性。飽和蒸汽線是S—T下，T隨S的變化曲線?；谇€的變化率，可以合理的表現(xiàn)出工質(zhì)的干濕程度。并且，當(dāng)曲線的曲率趨于零時，說明工質(zhì)是絕熱工質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)曲線的曲率小于零時，工質(zhì)的濕度較大，是濕工質(zhì)。相應(yīng)地，曲率大于零時，工質(zhì)含水量較少，可以視為干工質(zhì)。

對于ORC循環(huán)系統(tǒng)而言，其適宜采用干工質(zhì)。在ORC系統(tǒng)熱能較小情況下，容易造成機輪發(fā)生膨脹，進而造成工質(zhì)遭到損害。并且，機輪在濕工質(zhì)的環(huán)境下工作，縮短了使用壽命，不利于系統(tǒng)的正常運行。同時，干工質(zhì)在人能的影響下，其膨脹范圍在設(shè)計范圍之內(nèi)，避免了膨脹幅度過大，出現(xiàn)干工質(zhì)超出過熱區(qū)的問題。由研究發(fā)現(xiàn)，在干工質(zhì)之中，參入水或含氫鍵的有機物，可以增加工質(zhì)的工作壓力，使得系統(tǒng)的功率增大。

2）低溫型熱能有機物發(fā)電系統(tǒng)，在性能上注重節(jié)能高效的突出。因而，工質(zhì)的性質(zhì)除了工作壓力和干度控制外，還對于其環(huán)保性能有嚴格的要求。干工質(zhì)在運用過程中，其對大氣的臭氧層造成一定的破壞，并且溫室效應(yīng)也是其產(chǎn)生的一個問題。因此，在工質(zhì)的性能控制上，要重點對于其各項指標的控制，尤其是臭氧層和溫室效應(yīng)。同時，工質(zhì)的熱穩(wěn)定性也非常的重要，其是確保系統(tǒng)正常工作的重要方面，并且工質(zhì)的熱傳導(dǎo)性能，是提高ORC循環(huán)功率的有效途徑。

2ORC循環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)建

ORC循環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)建中，需要明確好其工作原理，尤其是循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的模型建立，是ORC循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)。往下基于ORC循環(huán)系統(tǒng)的工作原理和效率展開論述。

1）循環(huán)系統(tǒng)的熱力原理。循環(huán)系統(tǒng)中的工質(zhì)是熱能與機械能相互轉(zhuǎn)化的媒介，是在膨脹條件下的平移做功。并且，工質(zhì)的運動熱能在冷凝器中釋放。工質(zhì)的運動能力主要由泵提供，而且工質(zhì)吸收了低溫?zé)崮?。工質(zhì)在整個的做功過程中，其經(jīng)歷了加熱、沸騰、加熱的循環(huán)過程。因此，ORC具有節(jié)能高效的性能，對于系統(tǒng)的余熱，可以進行回收利用。當(dāng)然，在對于熱源的控制上，選擇溫度適宜，最好溫度不能過高的熱源。在實際的ORC系統(tǒng)的構(gòu)建中，大量采用絕緣工質(zhì)，其在使用中的過程中，要保證好充分的熱度，進而使得工質(zhì)的干度在安全范圍之內(nèi)。

2）ORC發(fā)電系統(tǒng)的效率。ORC循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電效率主要由系統(tǒng)內(nèi)耗和透平做功而決定。尤其是工質(zhì)對于熱能的吸收量，直接影響系統(tǒng)的熱能轉(zhuǎn)化率。同時，泵作為主要系統(tǒng)內(nèi)耗，其在系統(tǒng)的構(gòu)建中需要強化控制。并且，工質(zhì)的膨脹做功量，也是發(fā)電系效率的重要因素。在對于功率一定的系統(tǒng)構(gòu)建中，其主要以透平流量為指標，通過控制工質(zhì)各狀態(tài)下的比容。

3）相關(guān)參數(shù)計算。首先，對于機輪的膨脹比值的計算非常關(guān)鍵。其主要基于機輪進出口壓力的比值計算，控制工質(zhì)的工作壓力。由研究發(fā)現(xiàn)，工質(zhì)的蒸汽溫度應(yīng)控制在80℃上下，并且工質(zhì)的透平工作的效率在0.8上下。通過上述，我們知道，泵是系統(tǒng)內(nèi)耗的重要部分，因而在泵的選擇上，其參數(shù)控制非常重要，以變頻方式為主。同時，管道的散熱或漏熱控制，也是參數(shù)計算的重要部分，基于相關(guān)參數(shù)的計算，控制好管道的厚度，進而優(yōu)化系統(tǒng)的造價成本控制。

不同膨脹率下的工質(zhì)，其效率是不一樣的。ORC系統(tǒng)的效率與膨脹率呈現(xiàn)出線性關(guān)系，即ORC系統(tǒng)的效率隨著膨脹率的增大呈現(xiàn)出增大的趨勢。由曲線的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)膨脹率趨于3.0時，其系統(tǒng)的利用效率幾乎為零。因此，有其曲線可以知道，膨脹比值增大，工質(zhì)平移做功量和吸收量增加，進而增大了系統(tǒng)的熱能利用效率。所以，在系統(tǒng)功率的創(chuàng)造時，要基于系統(tǒng)發(fā)電的設(shè)計量，合理地控制熱能的相對吸收量。

在參數(shù)的分析中，關(guān)于流量的分析非常關(guān)鍵。對于同一工質(zhì)而言，其流量與膨脹率呈反比。因此，在系統(tǒng)功率的設(shè)計中，要適當(dāng)?shù)脑龃笈蛎浡?，進而加大工質(zhì)的功率。同時，對于不同參數(shù)值的工質(zhì)，其性能，諸如熱能吸收、做功等，都存在較大的差異。因而，對于不同的工質(zhì)，其流量不同，進而做功量也不同。當(dāng)然，在對于相關(guān)參數(shù)的計算中，關(guān)于環(huán)保元素的參數(shù)的控制也是非常重要的。也就是說，工質(zhì)的選擇上，不僅需要針對于其性質(zhì)，而且對于環(huán)保性能的控制，也是實現(xiàn)ORC系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。

3結(jié)束語

在ORC循環(huán)系統(tǒng)中，工質(zhì)的性能對于循環(huán)系統(tǒng)的形成具有極大的影響力。工質(zhì)是實現(xiàn)熱能與機械能相互轉(zhuǎn)化的媒介，不同的有機物工質(zhì)，可產(chǎn)生不同的熱能。并且，ORC的不同有機物工質(zhì)模式，實現(xiàn)了能量的多級利用，減少了熱能吸收時的損失。同時，在綠色環(huán)保理念的背景之下，有機物工質(zhì)可以很好地實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能高效。

參考文獻

[1]黃曉艷,王華,王輝濤.超臨界有機朗肯循環(huán)低溫佘熱發(fā)電系統(tǒng)的分析[J].工業(yè)加熱,2009,3:22-24.

[2]張福濱.水泥窯純低溫余熱發(fā)電有機工質(zhì)循環(huán)技術(shù)的應(yīng)用探討[J].節(jié)能技術(shù),2003,21(4):23-25.

[3]裴剛,李晶,季杰.不同有機工質(zhì)對太陽能低溫?zé)岚l(fā)電效率的影響[J].太陽能學(xué)報,2010,31(5): 581-587.

機電系統(tǒng)理論與技術(shù)范文第4篇

關(guān)鍵詞：機電；控制系統(tǒng)；故障診斷

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.150

0 引言

故障診斷即通過系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測，結(jié)合故障表現(xiàn)形式，利用專業(yè)技術(shù)來確定故障發(fā)生原因，作為系統(tǒng)運行管理與維護的重要依據(jù)，爭取不斷提高系統(tǒng)運行綜合效率。

1 機電控制系統(tǒng)運行原理

（1）系統(tǒng)概述。機電控制系統(tǒng)主要目的就是將被控對象維持在目標范圍內(nèi)，一般設(shè)置有傳感裝置來對對象運行狀態(tài)信息的監(jiān)測收集，然后通過控制中心對各項信息進行分析，指令由執(zhí)行裝置來完成，達到設(shè)計的控制目的[1]。常見有三種控制方式，即開環(huán)控制、偏差調(diào)節(jié)閉環(huán)控制以及復(fù)合控制。對機電控制系統(tǒng)故障進行診斷，即通過對運行系統(tǒng)信息的實時監(jiān)測，及時確定發(fā)生位置，并采取措施進行處理。

（2）控制方式。1）開環(huán)控制。與其他控制方式相比，此種方式應(yīng)用最為簡單，但是不具備糾偏能力，控制精度比較低，且容易受外界因素影響，而造成控制參數(shù)出現(xiàn)偏差，降低控制效果。特行參數(shù)擾后，將會直接反應(yīng)到被控量上，使得被控量與即給定量出現(xiàn)偏差，且系統(tǒng)無法自主修正，影響控制準確性。2）閉環(huán)控制。以偏差調(diào)節(jié)閉環(huán)控制方式，在應(yīng)用時被控量需要與給定值進行比較，因此被控量信號需要沿著前向通道與反饋通道進行往復(fù)循環(huán)閉路傳送，形成閉合回路[2]。與其他控制方式相比，此種控制方式，在受到外界因素影響，被控量出現(xiàn)偏差后，存在一個控制作用對該偏差進行修整糾偏，使其與期望值保持一致。3）復(fù)合控制。此種控制方式即將開環(huán)控制與閉環(huán)控制進行組合的方法，將閉環(huán)控制回路作為基礎(chǔ)，對其加入一個輸入信號或者擾動作用順饋通路，便可以有效提高系統(tǒng)控制精度，對外界因素影響產(chǎn)生的偏差進行糾偏調(diào)整。此種控制方式在實際應(yīng)用中，主要擾動已經(jīng)被有效補償，降低了反饋控制系統(tǒng)設(shè)計難度，具有良好的控制效果。

2 系統(tǒng)故障診斷要點

（1）故障檢測。在對系統(tǒng)進行故障檢測前，需要假設(shè)故障發(fā)生后各項參數(shù)發(fā)生變化，如狀態(tài)變量、輸出變量、殘差變量變動，為故障檢測的前提。對系統(tǒng)進行故障檢測，原則上就是確定發(fā)生故障的過程，對非正常狀態(tài)進行檢測。將系統(tǒng)各項參數(shù)作為檢測對象，在標稱情況下，假設(shè)在某不確定性情況下該變量符合已知條件，這樣只要該參數(shù)發(fā)生變化，便可以確定系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障[4]。

（2）故障診斷。故障診斷即根據(jù)各項運行數(shù)據(jù)的殘差方向以及結(jié)構(gòu)，來確定故障發(fā)生位置，并根據(jù)故障表現(xiàn)形式判斷其種類，初步判斷故障發(fā)生時間與原因，然后采取專業(yè)技術(shù)進行詳細分析，最后根據(jù)結(jié)果進行故障評價并得出處理策略。其中，在對故障進行分類時，應(yīng)以影響程度大小為依據(jù)，便于處理措施的選擇。而最后階段的故障評價與處理，應(yīng)根據(jù)診斷結(jié)果，綜合故障類型、影響程度等，來確定修復(fù)處理技術(shù)，爭取對故障進行有效隔離，或者降低故障影響范圍。另外，故障診斷測試又可以分為故障監(jiān)測和實驗性測試兩部分，故障監(jiān)測主要在故障發(fā)生前展開，診斷對象處于正常作業(yè)狀態(tài)，通過對其進行在線測試，預(yù)測可能會出現(xiàn)的故障。而實驗性測試則是在故障發(fā)生后進行，通過測試能夠及時定位故障位置，并根據(jù)故障特點進行分類。且在進行實驗性測試時，需要停止診斷對象作業(yè)，提高測試結(jié)果準確性。

（3）故障修復(fù)。在得到故障診斷結(jié)果后，采取措施來對系統(tǒng)所存故障進行處理修復(fù)，通過改變空置率或者系統(tǒng)重構(gòu)，使得系統(tǒng)在發(fā)生故障的同時，還可以維持良好的運行狀態(tài)。故障修復(fù)對于維持系統(tǒng)可靠運行具有重要意義，需要將前兩階段所得信息結(jié)合起來，編制合理有效的修復(fù)方案，選擇可行性最高的修復(fù)技術(shù)，降低故障影響范圍。

3 機電控制系統(tǒng)故障診斷策略

機電控制系統(tǒng)故障診斷，主要包括兩個方面，即檢測設(shè)備運行狀態(tài)，以及對發(fā)現(xiàn)的設(shè)備故障進行診斷分析，以此來及時消除存在的各類問題，保證系統(tǒng)可以正常運行。我國機電控制系統(tǒng)診斷研究比較晚，很多診斷技術(shù)在實際應(yīng)用中還不成熟，目前常用的診斷方法如基于機理研究診斷理論方法、基于信號處理與特征提取故障診斷、振動信號診斷、模糊診斷理論與方法、故障診斷灰色系統(tǒng)理論與方法、故障樹分析診斷方法以及故障診斷專家系統(tǒng)理論與方法。對于不同的診斷方法，所對應(yīng)的情況不同，在選擇時需要從實際情況出發(fā)，總結(jié)故障表現(xiàn)形式，來選擇合適的診斷方法，判斷故障發(fā)生原因，并以此為基礎(chǔ)確定故障處理措施。

例如機電控制系統(tǒng)出現(xiàn)內(nèi)部控制干擾故障，便需要對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行診斷，確定系統(tǒng)工藝、結(jié)構(gòu)、線路、電源以及底線是否存在故障，同時還需要對各元件性能進行檢測，因為內(nèi)部干擾具有很強的偶然性和隨機性。內(nèi)部干擾故障可以分為固定干擾與過渡干擾兩種，其中固定干擾即信號串?dāng)_、反射噪聲以及饋電系統(tǒng)干擾。另外，控制系統(tǒng)還存在外部干擾故障，主要是外部裝置串?dāng)_到內(nèi)部裝置，干擾形式比較多，如雷擊、閃電等自然因素對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的干擾。對于不同的故障類型，需要準確確定診斷對象，選擇合適的診斷技術(shù)，安排專業(yè)人員負責(zé)，有效檢測造成故障發(fā)生的原因，且有目的性的采取措施進行處理，維持系統(tǒng)的正常運行。

4 結(jié)束語

對機電控制系統(tǒng)進行故障診斷，需要基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點進行分析，確定故障診斷要求，按照專業(yè)規(guī)范，對控制系統(tǒng)進行診斷，及時發(fā)現(xiàn)可能會出現(xiàn)的故障隱患，而對于已經(jīng)出現(xiàn)的故障，則需要確定其發(fā)生原因，并進行分類，選擇有效的措施進行處理，保證系統(tǒng)能夠正常運行。

參考文獻：

[1]宋麒麟.數(shù)控機床控制及故障診斷系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].華東理工大學(xué)，2012.

[2]徐玲玲.民機機電系統(tǒng)故障診斷研究[D].南京航空航天大學(xué)，2011.

機電系統(tǒng)理論與技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 非線性控制 反饋線性化方法

電力系統(tǒng)是一個復(fù)雜的非線性動態(tài)大系統(tǒng)，隨著大機組、超高壓電網(wǎng)的迅速發(fā)展，改善電力系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定成為日趨重要和緊迫的研究課題。隨著微型計算機和現(xiàn)代控制理論的不斷進展，各種先進的控制方法在電力系統(tǒng)控制方面得到了廣泛的應(yīng)用，它們在提高電力系統(tǒng)性能的同時，也為解決電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行問題提供了各種各樣的途徑。

一、基于電力系統(tǒng)非線性模型的設(shè)計

通常對非線性系統(tǒng)進行控制主要有兩大類處理方法：①先將非線性系統(tǒng)在某一鄰域內(nèi)進行反饋線性化，然后運用現(xiàn)代控制理論的思想進行控制的設(shè)計，如基于微分幾何理論的反饋線性化法、直接反饋線性化方法等。②直接應(yīng)用非線性控制理論的結(jié)果，如變結(jié)構(gòu)方法、魯棒控制和智能控制等。

1.1 基于微分幾何理論的反饋線性化法

基于微分幾何理論的反饋線性化法通過微分同胚映射實現(xiàn)坐標變換，根據(jù)變換后的系統(tǒng)設(shè)計非線性反饋，實現(xiàn)非線性系統(tǒng)的精確線性化。微分幾何方法適合仿射非線性系統(tǒng)。這種方法具有堅實的理論基礎(chǔ)，但其控制律的推導(dǎo)對于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高，同時非線性反饋的引入令控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，限制了它在工程中的運用。

1.2 直接反饋線性化方法（DFL）

DFL方法不需要進行復(fù)雜的坐標變換和大量數(shù)學(xué)推導(dǎo)，具有計算簡單、物理概念清晰的優(yōu)點，便于工程應(yīng)用。運用DFL方法設(shè)計了新型變結(jié)構(gòu)勵磁和綜合控制器，仿真表明該控制器提高了系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和故障后的電壓調(diào)節(jié)性能。

1.3 Lyapunov直接法

Lyapunov 直接法由于直接考慮了系統(tǒng)的非線性特性，且物理概念清晰，在電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的分析及控制器的設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用?；贚yapunov直接法研究了非線性勵磁控制，數(shù)字仿真和基于微機實現(xiàn)的控制裝置驗證了所提出的控制規(guī)律的有效性。

1.4 無源系統(tǒng)理論

無源系統(tǒng)是一類考慮系統(tǒng)與外界有能量交換的動態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)無源可以保持系統(tǒng)的內(nèi)部穩(wěn)定。從無源系統(tǒng)的角度看，Lyapunov 函數(shù)的構(gòu)造過程正是使系統(tǒng)無源化的過程，此時的Lyapunov 函數(shù)正是保證系統(tǒng)無源性的存儲函數(shù)。Lyapunov 意義下的穩(wěn)定是指無外部激勵條件下系統(tǒng)廣義能量的衰減特性，而無源性是指系統(tǒng)有外界輸入時的能量衰減特性。

對于存在干擾的系統(tǒng)來說，為了使得系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定，可依靠無源理論來構(gòu)造反饋控制器，使得相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)無源而保持內(nèi)部穩(wěn)定。一般來說，無源性、穩(wěn)定性與最優(yōu)性密切相關(guān)，但是Lyapunov 函數(shù)的構(gòu)造還沒有規(guī)律可循，需要經(jīng)一步研究。

1.5 自適應(yīng)控制

自適應(yīng)控制的研究對象是具有一定程度不確定性的系統(tǒng)。自適應(yīng)控制器能夠修正自己的特性以適應(yīng)對象和擾動的動態(tài)變化。采用自適應(yīng)控制技術(shù)能夠有效地解決模型不精確和模型變化所帶來的魯棒性問題，但是由于它需要復(fù)雜的在線計算和遞推估計，只是適合于一些漸變和實時性不高的過程。

1.6 智能控制

基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）、模糊控制（FC）和專家系統(tǒng)（ES ）的智能控制由于具有處理各種非線性的能力、并行計算的能力、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自組織的能力以及容許模型不精確甚至不確定等多方面優(yōu)點，使之可以綜合解決多機電力系統(tǒng)控制所面臨的諸多問題。應(yīng)用ANN 實現(xiàn)了勵磁、快關(guān)汽門和電阻掣動三種不同控制器的最優(yōu)綜合控制。用模糊控制與線性最優(yōu)控制結(jié)合實現(xiàn)了非線性自適應(yīng)變增益勵磁控制，彌補了固定增益的線性最優(yōu)勵磁控制對大、小干擾或不同目標采用折中設(shè)計和無法考慮強非線性約束的不足。

二、結(jié)束語

非線性控制理論在電力系統(tǒng)中成功的應(yīng)用明顯地提高了電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，對增強電壓穩(wěn)定性也有顯著的作用。不過，由于非線性系統(tǒng)控制問題的復(fù)雜性，不能找到一種萬能的非線性控制方法。每一種方法只適合解決一些特殊的非線性系統(tǒng)控制問題。另外，具體的電力系統(tǒng)控制問題有其自身的復(fù)雜性，如要同時滿足互相矛盾的幾個控制目標等，目前控制器大多基于單機無窮大系統(tǒng)模型設(shè)計，而在實際多機電力系統(tǒng)中，如何得到分散解耦控制并加以妥善協(xié)調(diào)，進而提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性是值得研究的問題。

參考文獻：

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[2]胡躍明.非線性控制系統(tǒng)理論與應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2002.