二级控制（共12篇）
二级控制 篇1
1 引言
连铸二级过程优化控制模型主要用来实现HMI的简单数学模型无法完成的复杂计算,是集计算机、自动检测和自动控制为一体的连铸新技术,包含连铸坯热跟踪系统、动态二冷配水系统、扇形段辊缝远程动态调节系统和铸坯质量跟踪与判断系统等。其核心是利用动态控制模型对连铸坯热信息和凝固信息进行实时模拟计算和热跟踪,在此基础上依据钢种凝固特性和冶金准则动态在线优化二冷制度,并依据不同钢种的凝固特性和铸坯规格合理设计轻压下工艺。同时,根据连铸坯历程信息结合BP神经网络技术和专家系统对铸坯质量状况进行合理的评定。
2 控制模型架构
连铸过程优化控制模型的基本架构如图1所示;控制模型主要由自动化、数据库、监控界面和核心计算四部分模块组成[1]。核心计算模块为控制模型的核心模块,其实时接受生产过程中的工况数据并进行数据诊断和处理,核心计算模块中的连铸坯热跟踪模块模拟钢水放热凝固过程得到连铸坯的热行为和凝固行为信息,优化配水模块通过分析连铸坯热信息和钢种凝固特性合理地优化二冷水冷却制度,辊缝设定模块通过分析连铸坯凝固行为和钢种高温力学特性合理制定压下工艺,质量跟踪与判断模块通过分析连铸坯各类参数和事件等历程信息对铸坯质量状况进行评定,结晶器专家系统模块通过监测结晶器铜板热电偶测温信号和结晶器的摩擦力等信息,综合预判铸坯发生漏钢趋势并进行报警或控制拉速以消除漏钢隐患。数据库模块为控制模型计算提供基础参数,其融合了连铸机设备参数、钢种物性参数以及生产过程中的工艺参数和介质参数,并能够储存实际生产过程中的生产数据和模拟计算得到的重要历史数据,供工艺人员离线分析。自动化采用OPC技术实现控制模型与基础自动化级的数据交互,一方面实时采集实际生产线工况数据,另一方面下发优化后的数据和指令给PLC。同时,实现基础自动化和过程控制联锁保护措施以及自由切换和应急切换功能,以减少人工参与环节,提高控制模型的智能化程度。监控界面采用人性化设计,采用“数、表、线、形”的形式来模拟钢水浇注和凝固进程,工艺人员可以直观地了解连铸坯的温度场分布和凝固进程、冷却区出口坯壳厚度和表面温度、实际水量和设定水量的差异性、辊缝开口度和压下辊状态、连铸坯矫直处的温度以及连铸坯的液芯长度等重要信息。
3 控制模型基本特点
3.1 完善的钢种数据库
控制模型充分考虑了各钢种的凝固特性以及热收缩特性,达到连铸凝固过程的精细动态控制,其钢种数据库基本包含了目前国内诸多钢厂钢种物性参数,且提供了钢种物性参数计算工具及钢种自定义修订接口,为新钢种的开发提供了有利的辅助。
3.2 成熟完善的联锁保护
设置过程控制级(L2级)的主要目的是实现过程数据的优化,提高设备的智能化程度,减少人工参与的环节。连铸机整个生产线的自动化控制系统不能因设置L2级而使得系统稳定性降低,尤其是在生产过程中,当计算机死机或关闭和人为破坏或错误操作等意外事件导致控制模型瘫痪时,不能对生产顺行产生不利影响。因此,为确保控制模型的鲁棒性和满足复杂的现场需要,控制模型设置了基础自动化级(L1级)PLC控制和L2级联锁保护功能,融合了L1级和L2级人工手动切换和故障应急自动切换功能,以保证L2级故障时生产的顺行。
3.3 数据诊断与处理
控制模型设置了“数据诊断与处理”模块,以防止仪表或网络通讯异常或设备本身工作异常等因素产生的虚假数据对模型准确性造成影响。控制模型能自动剔除失真信号和过滤波动异常的数据,并结合数据类型以及对模型准确性影响程度进行合理化处理。
3.4 用户自定义接口
为方便工程师更好地研发新钢种及制定相关工艺,控制模型提供了数据库管理等辅助管理工具,提供用户自由制定工艺接口,支持用户增加新钢种和修订相应工艺等。
3.5 计算机操作系统多任务技术
控制系统采用计算机操作系统多任务技术,能实现单台计算机满足多流控制、多断面控制以及混断面浇注控制的需要。
4 控制模型功能
4.1 连铸坯动态热跟踪模型
连铸坯温度场动态热跟踪模型采用“坯龄模型”来实现对连铸坯从结晶器钢水弯月面到模型控制区终点进行全程温度场实时跟踪。模型将铸坯沿拉坯方向离散化成若干个具有独立信息单元的切片,每个切片都拥有各自的“寿命”、初始条件、历程信息、温度场以及凝固进程等。动态跟踪所有切片的温度场,就可以实时描述出整个铸流的温度场,
实际生产过程中,结晶器弯月面不断产生新的切片,控制区终点的切片不断消失,通过将跟踪切片的“坯龄”、初始温度、位置、所处冷却区、冷却水量等初始条件和过程条件作为边界条件,然后对各个切片的凝固传热微分方程进行周期性求解,便可以动态描述出各个切片在不同时刻、不同位置下的温度场。利用切片的连续性特征,将所有切片联动起来就可以描述连铸过程铸流的一个动态的温度场分布,从而实现连铸坯的实时温度场和凝固进程的动态监测[2,3]。
4.2 结晶器专家模型
结晶器专家模型通过监测结晶器铜板热电偶测温信号和结晶器的摩擦力等信息,综合预判铸坯发生漏钢趋势并进行报警或控制拉速以达到消除漏钢隐患的目的。模型实时采集安装在结晶器上的矩阵型热电偶检测的数据、安装在结晶器振动机构上的负载检测单元检测的数据以及拉坯速度、结晶器水温差和结晶器液位等生产工况参数,通过对数据进行综合分析计算,实时输出结晶器铜板热相图、热电偶温度分布曲线和结晶器摩擦力状态等,当输出的结果与表面纵裂缺陷、粘结漏钢和悬挂漏钢等现象匹配时,控制模型触发声光报警装置,并自动控制拉坯速度以预防漏钢事故的发生。
结晶器专家系统融合逻辑判断和BP神经网络相结合的控制模式,并具备较强的自学习能力。同时系统也融入了信号延时采集、变条件下信号标准确定、失常信号的剔除等多项技术,具有运行稳定、界面友好以及与现场设备易于连接的特点。
4.3 动态二冷配水模型
动态二冷配水较静态配水能够显著地降低铸坯表面温度波动。在铸坯温度场动态热跟踪模型实时地提供铸坯温度场信息的基础上,动态二冷配水控制模型依据目标表面温度的原理,根据浇注钢种的特性使铸坯始终以最佳的冷却温度曲线进行冷却,对铸坯表面温度进行在线控制,实现对铸坯温度场的优化,有效地提高铸坯质量。
控制模型设置了新型铸坯表面温度反馈系统,并融合了有效拉速控制、中包温度修正、目标表面温度控制及坯壳表面温度历程控制等多模型控制策略[3]。模型间互相组合以达到最佳的控制效果。
4.4 辊缝远程动态控制模型
实际生产过程中,辊缝设定算模块实时分析动态热跟踪模型模拟的连铸坯凝固行为,确定出连铸坯的液芯终点位置,结合基础数据库中的压下工艺参数,计算出针对浇注钢种的合理压下区间,从而确定出压下起始拉矫机(或扇形段)和压下结束拉矫机(或扇形段)。然户综合考虑压下辊的机械性能及连铸坯的压下变形特性,将设定的总压下量在参与轻压下的各压下辊内进行合理分配,制定出各压下辊的初始辊缝。初始辊缝再由模型的修正模块依据所限定压下速率和单辊最大压下量等参数进行优化调整,最终再结合连铸坯自然热收缩量指定出个压下辊的设定辊缝,通过OPC通讯模块下发给PLC。
此外,控制模型通过铸坯压下变形计算,估算铸坯的实际变形量,与位移传感器的实测值进行对比,来检测仪器的准确性等。
4.5 铸坯质量跟踪与判定模型
铸坯质量预报系统能够对铸坯各种类型的质量缺陷进行在线的全面检测,为了保证系统的准确性,质量预判模型采用了专家系统和BP神经网络联合预判的策略,既考虑了连续事件的逻辑运算关系,有考虑了离散事件的偶然因素。
预报原理为:基于专家系统的模块用于系统事件的质量判定,判定结果设为QES1;基于神经网络用于工艺参数的质量判定,判定结果设为QES2。则最终的质量输出为:
式中:K为两种质量判定结果的权重系数,其值的大小根据系统事件的类型以及对铸坯质量的影响因素确定。当没有系统事件发生或发生的事件对对铸坯质量的影响程度较小时,k=0或k很小;当事件比较多并且对铸坯质量的影响程度较严重时,k较大。
另外,质量跟踪与判定系统对每一根铸坯均建立包含其凝固历程历史工况数据及温度场数据和铸坯质量整体评价的档案。对出现质量异议或者质量问题时,方便查询。
5 结束语
作为实现钢铁企业信息化重要环节的连铸过程控制系统,集成了结晶器专家模型、连铸坯热跟踪模型、动态二冷配水模型、辊缝远程动态调节模型和铸坯质量跟踪与判断模型等先进的工艺和控制技术,既可以实现连铸过程的生产可视化,方便操作人员和生产人员及时了解生产状况和优化生产工艺参数,改善连铸坯质量,提高产品合格率;又可以提高连铸机智能化控制程度,减少人工参与环节,简化生产人员操作过程和降低劳动强度,降低吨钢成本,增强了企业竞争力。
参考文献
[1]韩占光,曾智,张家泉,等.大断面圆坯连铸动态二冷配水在线控制系统应用实践.2009圆坯大方坯连铸技术论文集.2009,营口:219~226.
[2]Herbert L.Gilles,Research Consultant,Bethlehem Steel Corp.Primary and Secondary Cooling Control.The Making,Shaping and Treating of Steel,11th Edition Casting Volume.2003,(18):35~48.
[3]韩占光,崔立新,曾智,等.合金钢矩形坯铸机动态二冷配水在线控制系统的设计与应用.冶金自动化.2009,Vol.33,No.2:12~16.
[4]韩占光,王国新,张家泉,等.基于多模型控制的二冷动态配水控制模型.系统仿真学报.2011,vol.23,No.2:381-385.
二级控制 篇2
光电二级稳定系统控制通道融合技术
目前在某些产品中采用的瞄准线粗精组合二级稳定方法,是将两个稳定平台重复叠加,其控制通道互不相关.这种简单的叠加,势必增加系统的成本、体积与重量.本文提出一种控制通道相互融合的.二级稳定新方案,使粗精通道形成多回路复合控制.通过仿真比较,新方案无论在成本、体积、性能和精度上,都优于现有控制通道独立方案.新方案的可行性已通过原理样机得到验证.
作 者：纪明 Ji Ming 作者单位：西安应用光学研究所,陕西西安,710065刊 名：兵工学报 ISTIC EI PKU英文刊名：ACTA ARMAMENTARII年，卷(期)：21(4)分类号：V241.5+36关键词：二级稳定 控制 融合 仿真
肺炎二级备战 篇3
肺炎是婴幼儿期间的常见疾病。到目前为止，肺炎仍然是导致婴幼儿住院治疗甚至死亡的主要原因。下面，我们就来对它的症状、预防和护理做个梳理。
肺炎的典型表现
症状：由于引起肺炎的病原微生物不同，以及孩子年龄和体质的差异，患肺炎后的症状和体征也有比较大的变化，临床表现轻重不一，持续时间也长短不一。常见的肺炎症状包括：发热、寒战、咳嗽、呼吸急促、呼吸困难、喘息，有的还伴有呕吐、胸痛、腹痛、精神委靡、食欲不振等。严重的还会因为缺氧而出现口唇和指甲青紫，由于呼吸困难而出现鼻翼扇动，锁骨上、肋间隙、剑突下在吸气时明显凹陷的“三凹症”，每次呼吸伴随着呻吟或呈点头状。另外，循环系统和神经系统也受到影响而出现相应的症状，表现为极度烦躁、神情淡漠或嗜睡、以至惊厥、昏迷等。
由细菌感染引起的肺炎病情进展相对较快，常常有高热和明显的呼吸急促、呼吸困难。
由病毒感染引起的肺炎症状相对较轻，变化也慢，但更多伴有喘憋。
病程：感染病毒后，先有一个潜伏期， 时间长短与受感染病原微生物的不同而不同，如感染呼吸道合胞病毒后的潜伏期是4 ~ 6 天，而感染流感病毒后的潜伏期仅为18 ~ 72 小时。
此外，也有一些病原微生物是正常存在于人体上呼吸道的，通常情况下不致病，当人体免疫功能不足或存在其他触发因素时就会引发肺炎。
如果能及时诊断肺炎并且治疗合理正确，大多数肺炎患者可以在1 ~ 2周内治愈。病毒性肺炎可能延续的时间长一些，而支原体肺炎甚至可以迁延长达4 ~ 6 周。
一级备战：预防
接种疫苗。孩子接种百日咳疫苗、麻疹疫苗、b 型流感嗜血杆菌疫苗、肺炎疫苗、流感疫苗后，可以明显减少肺炎的发病率。除了让孩子按时接种计划内疫苗，在疾病流行期间，可以给孩子接种流感疫苗、b 型流感嗜血杆菌疫苗。早产、有慢性心肺疾病或其他严重疾病的孩子在可能的情况下接种肺炎疫苗，以预防肺炎的发生。
日常生活的预防措
施。注意环境卫生，保持室内空气流通、清洁，家人和孩子都要做到经常洗手。在疾病流行期间，避免或尽量少带孩子到人多拥挤的公共场所。
二级备战：家庭护理
除重型肺炎必须住院治疗外，一般的轻型肺炎可以在家中进行护理和治疗。
观察、测量
按时服药、打针，密切注意孩子的病情变化。
至少早晚各一次测量孩子的体温，检查指甲和口唇是否有青紫，计算呼吸次数。
Tips
如果孩子体温逐渐下降，精神好转，呼吸平稳，食欲增加，咳嗽减轻，面色好转，提示肺炎正在好转中；如果孩子体温持续不退或反而上升，咳嗽加剧，呼吸超过每分钟60 次以上，呼吸困难，出现“三凹症”，口周和指甲发紫，神情委靡，烦躁不安，则提示病情恶化，应该立即送医院救治。
作息、护理
让孩子卧床休息，避免过多哭闹，减少耗氧量，从而减轻心肺负担。
喘憋严重的孩子可以取半卧位或把上半身抬高，以减轻呼吸困难。
卧室要经常通风，保持空气新鲜、清洁，温度适宜，并保持一定的湿度（可以使用加湿器或在室内洒水等）。
及时清除鼻腔内的分泌物及鼻痂，鼓励孩子咳出痰液，保持孩子呼吸道畅通。在病情允许的情况下，经常将小宝宝抱起，轻轻拍打背部，使痰液容易咳出，或直接吸出小婴儿的痰液。
Tips
不要滥用止咳药物，否则可能因药物抑制痰液排出而影响肺炎的痊愈。
喝水、吃饭
鼓励孩子多喝水，尤其是在发热期间，以补足因高热而丢失的水分，同时也可以使痰液稀释，有利于排出。
患肺炎期间，孩子的食欲会明显下降，不必强迫他进食，特别要避免因为进食引起呛咳而加重呼吸困难。此时，吃母乳的孩子可以继续哺乳，人工喂养的孩子可以少量多次喂给配方奶并增加饮水量，已经添加辅食的则根据孩子的胃口给予清淡、易消化的食物。
肺炎痊愈后，适当给孩子增加高营养食物，以补足患病期间的营养损失。
特别提醒
5 种情况，必须引起重视！
肺炎的特点是，病情变化很迅速，必须加强观察，及时发现严重情况，尽早送医院：
1. 高热持续不退，体温持续在39℃以上，或者6 个月以内的小宝宝体温持续在38.5℃以上；
2. 呼吸急促，安静时的呼吸次数在每分钟60 次以上；
3. 呼吸困难，呼吸时带有呻吟或呈点头状，鼻翼扇动，吸气时出现锁骨上、肋间隙、剑突下凹陷的“三凹症”；
4. 出现缺氧症状，如口唇和指甲青紫；
5. 出现并发症状：精神委靡，极度烦躁等。
* 新生儿肺炎往往症状不典型，而病情变化又相当快，需要格外注意。
编辑/ 覃静（qinjing@bphg.com.cn）
山区二级公路选线的控制要素探讨 篇4
1 山区二级公路选线的原则
1.1 地形选线原则
在进行公路路线选择的时候必须要保证具备横面合理、总面平衡以及平面顺势的效果, 这就是按照地形进行选线的原则。由于山区的地形具有起伏不断的特点, 所以使得公路选线难度比较大。如果在公路选线的过程中能够对地形进行充分合理的利用, 并且实施巧妙的布局, 就能够保证非常优良的选线效果。在实施地形选线的过程中, 必须要注意以下两个方面的问题:首先要对公路的工程量进行控制, 使工程对环境的破坏作用能够降到最低。其次, 在具体的选线过程中不仅要对地形的高指标进行考虑, 同时还要对破坏环境的程度、工程量的大小以及工程造价等进行考虑。
1.2 地质选线原则
在针对山区二级公路上进行选线的时候, 需要对所选路线的水文地质条件进行充分的考虑, 这就是所谓的地质选线原则。在山区不同的部位通常具有差异较大的水文地质条件, 如果在针对二级公路进行选线的时候选择了较差的地质区域, 不仅会使公路的施工难度大大的增加, 同时也无法使二级公路的运行安全得到充分的保障, 在初步敲定所选线路之后, 必须要采用物探探测的方式针对线路进行全线探测, 如果线路经过的某地区的地质条件不良, 就必须要去重新调整选线, 这样才能够保证二级公路全线的地质条件符合相关的标准[1]。
1.3 安全选线的原则
在进行山区二级公路工程建设的时候必须要保证整条公路的运行安全, 因此安全问题是山区公路设计和施工当中最为关键的一个问题。所以在针对二级公路进行选线的时候, 必须要严格按照安全的原则进行选线。在公路选线的时候不能够选择位于滑坡塌陷, 动土以及泥石流等发生频率较高的线路上。必须要尽量的避开具有较高危险性的地段, 如果实在无法避开, 必须要针对该路段实施全面的安全防护设计, 而最终使二级公路的运行安全得到有效保障。
1.4 环境保护的选线原则
由于山区具有十分复杂的水文条件和地质条件, 因此存在着比较脆弱的生态环境, 如果在公路工程建设过程中大量的砍伐树木或者过多的开挖山体, 很容易破坏到当地的生态环境, 所以在具体的选线过程中必须要保护山体的生态环境。除此之外, 司机的视线很容易受到线路两旁环境景观的影响, 所以在选线的过程中, 还要保证能够使司机的行车视线要求得到充分的满足[2]。
1.5 经济选线的原则
相对于平原地区而言, 山区的公路建设往往耗资巨大, 具有比较高的造价, 同时还要求更高、更加先进的技术。所以在针对山区二级线路进行选线的时候, 必须要对二级线路的总造价予以充分的考虑, 同时要对线路可能会对当地造成的经济影响进行综合性的评定, 比如可能会带动当地的运输业农业以及旅游业的发展。总之, 在针对二级山区线路进行选线的时候, 注意要立足于沿线经济发展以及造价成本等两方面对其实施综合性的评定, 最终能够将具有较高整体经济效益的线路确定下来。
2 山区二级公路选线的要点
2.1 技术指标
2.1.1 必须要选择顺舒、均衡以及连续的平面线形, 并且要保证公路选线充分地适应地形和地物, 保持与周围环境之间的协调性;除了要使汽车行驶力学上的要求得到满足之外, 还应该使乘客和驾驶员心理和视觉上的要求得到满足, 保证连贯与均衡的平面线形;要想使车辆在一条公路上可以实现以均匀的速度形式, 同时还必须要保证具有连续性的线形, 不能够发生技术指标突变的现象。要防止出现急弯的线形, 这样非常容易带给驾驶员不便, 同时也会影响到乘客的舒适性。在具体设计的过程中应该将满足规范要求的缓和曲线或直线加入到曲线当中。要保证具有足够长度的平均线, 如果平曲线比较短, 在曲线上行驶的汽车就会由于过短的行驶视觉而无法及时有效的调整驾驶操作, 所以必须要对平曲线的最小长度进行控制[3]。
2.1.2 在选择直线的时候需要注意以下几种直线适用条件: (1) 地物或者地形等完全不会影响到路线的山区的坝区; (2) 为了将构造物长度缩短, 并且方便施工, 从而将有利的引道条件创造出来; (3) 处于平面交叉附近的位置, 为了能够保证具有较好的通视条件和行车条件; (4) 以一定的间隔为根据将一定长度的直线设置在双车道公路当中, 从而将较好的超车路段提供出来。
2.1.3 作为常用的平面设计线形要素, 圆曲线在二级公路选线当中非常重要。在公路选线当中需要将其超高加宽值和半径值确定下来。
2.2 线路安全问题
相对于平原地区公路的直线线形而言, 山区二级线路的线形设计具有很大的不同之处。如果设计不合理, 势必会导致留下非常大的安全隐患。通常在针对山区二级公路线路进行选线的时候, 都会采用线性组合、纵坡度、直线等设计方式。如果线路设计不合理, 司机在行车的过程中会由于直线道路太长或者单调的景观而产生视觉疲劳的情况, 如果有紧急情况或者警示牌突然出现, 司机往往无法及时的反应过来, 因此非常容易导致发生安全事故。
要想使这些安全问题得到有效的避免, 并且将更加安全舒适的行车环境提供给司机。在针对山区二级公路进行选线的时候, 要尽可能的避免采用直线设计的形式, 并且要尽量采用平曲线线形。如果选用平曲线线形作为公路线形, 要最大限度的保证公路线形能够使车速的连续性得到满足[4]。在针对需要降速的路段进行设计的时候, 需要选择非常明显的标志警告提示。与此同时, 要保证尽量合理的曲线偏角和半径, 从而使曲线线路的流畅和缓和得到保证。在设计中坡的时候, 要最大限度地采用较大半径的竖曲线和较小的坡度;必须要使线形组合设计当中连接部位的圆滑和流畅得到保证, 要尽可能的防止出现急转弯的情况, 从而使司机的行车安全得到保证。总之, 在针对线形进行设计的时候, 必须要保证公路选线的安全性, 设计人员要严格遵守以人为本的设计理念, 从而将最安全舒适的行车路线选择出来。
3 结束语
要想使山区二级公路能够将自身的作用充分的发挥出来, 就必须要针对山区二级公路进行科学合理的选线, 充分的满足安全、环境以及经济等各方面的要求, 只有对所有会对选线产生影响的综合性因素进行充分的考虑, 并且对新技术进行积极的运用, 才能够使山区二级公路选线的科学性和实用性得到保证。
摘要：我国的公路建设现在取得了非常大的成就, 现在公路交通在我国正处于提升质量以及扩大规模的高速发展时期。然而我国公路交通具有比较薄弱的基础。在总体上我国的公路建设还不能够与社会经济发展和人民生活的需求相适应。公路选线对于公路交通而言具有十分重要的意义, 其是整个公路建设能否成功的关键, 所以受到了人们的普遍重视。文章针对山区二级公路选线的控制要素进行分析和介绍。
关键词：二级公路,选线,控制要素
参考文献
[1]曾舜, 李永斌.山区二级公路选线及改建工程保通方案研究[J].交通科技, 2011 (3) .
[2]张竟, 成林枫, 吴佳珊.浅谈我国山区二级公路的选线[J].城市道桥与防洪, 2008 (8) .
[3]李洪林, 赵庆云, 海亮.我国山区二级线路选线中出现的问题及处理方法[J].硅谷, 2011 (4) .
二级控制 篇5
掌握二级建造师考试市政工程考点，对于知识 点的融会贯通至关重要。学尔森二级建造师考试频道特地整理二级建造师考试考点，本文为：2017年二级建造师《市政工程》讲解：城市桥梁工程施工质量控制，希望能助各位二级建造师考生一臂之力!2K320100 城市桥梁工程施工质量控制 P200
1、常见的钻孔(包括清孔时)质量事故的原因及处理
(1)扩孔和坍孔
发生的原因相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。①.钻孔过快
②.泥浆太稀
③.斜提杆
常用预防措施：①.控制进尺速度、②.选用适用护壁泥浆、③.保证孔内必要水头、④.避免触及和冲刷孔壁等。孔内局部坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理;孔内坍塌，回填砂和黏质土(或砂砾和黄土)混合物到坍孔处以上 1～2m，如坍孔严重应全部回填，待回填物沉积密实后再钻。
(2)钻孔偏斜
产生的原因：
①.钻头受到侧向力;(钻的上松下紧)在软硬交界处钻压放低，钻速放慢
②.扩孔处钻头摆向一方;换钻杆、换接头
③.钻杆弯曲、接头不正;④.钻机底座未安置水平或位移。钻机下面换基础，在原土基上铺碎石
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(3)钻孔漏浆
造成钻孔漏浆的原因有泥浆稀、护筒制作埋置不良、水头过高等
2、灌注水下混凝土质量事故的预防及处理
(1)导管进水原因
①.首批混凝土储量不足，或虽然混凝土储量已够，但导管底口距孔底的间距过大，混凝土下落后不能埋没导管底口，以致泥水从底口进入。
②.导管接头不严，或焊缝破裂。
③.导管提升过猛，或测深出错。
(2)卡管(混凝土未配好，在管内凝固了)1)初灌时隔水栓卡管;2)机械发生故障或其他原因使混凝土在导管内停留时间过久，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，当灌注时间已久，孔内首批混凝土已初凝，导管内又堵塞有混凝土，此时应将导管拔出，重新安设钻机，利用较小钻头将钢筋笼以内的混凝土钻挖吸出，用冲抓锥将钢筋骨架逐一拔出。然后以黏土掺砂砾填塞井孔，待沉实后重新钻孔成桩。
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坍孔原因：可能是护筒底脚周围漏水，孔内水位降低，护筒周围堆放重物或机械振动
发生坍孔后，应查明原因，采取相应的措施，如保持或加大水头、移开重物、排除振动等，防止继续坍孔。(坍的轻)用吸泥机吸出坍人孔中的泥土;如不继续坍孔，可恢复正常灌注。如坍孔仍不停止，坍塌部位较深，宜将导管拔出，将混凝土钻开抓出，同时将钢筋抓出，只求保存孔位，再以黏土掺砂砾回填，待回填土沉实时机成熟后，重新钻孔成桩。
(4)埋管
导管无法拔出称为埋管，其原因是：①.导管埋入混凝土过深，或②.导管内外混凝土已初凝使导管与混凝土间摩擦阻力过大，或因③.提管过猛将导管拉断。
预防方法：严格控制埋管深度不得超过6～8m。(正常2～6m)(5)钢筋笼上升
为了防止钢筋笼上升，当导管底口低于钢筋笼底部 3m 至高于钢筋笼底 1m之间，且混凝土表面在钢筋笼底部上下 1m 之间时，应放慢混凝土灌注速度。
(6)灌短桩头：超灌
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冠心病的二级预防 篇6
病例一：一名50岁的男性建筑工人患急性心梗，治疗3周后心绞痛消失，心电图没有缺血反应，出院回家休养。由于患者体型偏胖，且伴有高血脂、高血糖，医生给他制定的康复目标是减轻体重，降低血脂、血糖，并尽快恢复工作。患者按医生制定的康复计划，每天步行从30分钟逐渐增加到60分钟；每周进行3次能增强耐力的登楼梯锻炼，同时接受营养指导，调整了不合理的饮食结构。3个月后患者体重减轻了6公斤，血脂降低，血糖得到控制。病人在家锻炼6周后就重返工作岗位从事半日工作，2周后恢复全日工作。
病例二：一位58岁患冠心病和心衰的女病人，同时患有骨关节炎，因为活动后呼吸困难和缺乏耐力而不能正常生活。这位病人康复的主要目的是改善生活质量，防止因病致残。医生让她以每小时1.9公里的慢速每次步行5分钟，心率不超过90次，同时使用橡皮条进行腿部伸展、扶凳俯卧撑或每天爬几次楼梯以增强耐力。6个月后病人的腿部力量增加了50%；运动距离和速度也渐渐增加，生活已基本自理且无劳力性呼吸困难。
这两位患者的恢复状况是比较好的，具体来说，他们做到了科学的、循序渐进的二级预防。
首先，他们没有像有些患者那样，在症状消失、病情稳定以后，依然不敢稍有运动。如果患者继续长期卧床，时日久了，用进废退，各个器官就真的无法耐受轻微运动了，那时再想运动已经为时晚矣。上文所述的两位患者都是从小量的运动开始，让病后久不活动的肌体逐步适应运动状态，最终通过自己的努力摆脱了疾病致残的恶果。
另外，有许多患者不敢运动是担心康复锻炼本身会引起冠脉事件（心梗、心衰、猝死）。那么事实果真如此吗？最新的心脏康复资料表明，锻炼导致发生心脏停搏率为1/12.2万；心梗率为1/29.4万；死亡率为1/78.4万。可见，积极参与科学的锻炼比之不运动的病人，发生心梗等事件的比率是很低的。但尽管如此，冠心病人在锻炼时，也要严加注意自己的身体反应，必须遵循运动量由小到大，时间由短到长的原则，如有不适，立即停止。
最后，选择适合自己的运动项目也是很关键的。散步和在家使用脚踏车测力计是首选的运动形式。每周运动2～4次，每次30～45分钟。另外，安排每周3次阻力训练，如下蹲、举重、登楼梯等，以增加病人的肌力。
还须强调的是，运动在康复中虽然很重要，但却不是惟一的。因此患者还应根据个人情况调整饮食，保证充足的营养；必要时还应在医生的指导下通过药物治疗高血脂、高血压、高血糖等疾病；吸烟者应戒烟，因为吸烟是冠心病复发的危险因素；超重者应使体重尽量降到正常左右，对于预防冠心病的复发将会大有裨益。
如果有足够的精力，还可以为自己记康复日记，并进行经常性的各项检查。如逐日或每周纪录运动量、心率、体重、腰围、血脂、血糖及耐力的变化，这样就可以长期地、动态地、直观地观察自己的康复情况，对自己的健康状况做到了如指掌。
二级控制 篇7
在电力系统的分级电压控制系统中,一级电压控制器既有连续调节的设备如发电机自动电压调节器(AVR)和静止无功补偿器(SVC)、静止无功发生器(STATCOM))等,也有离散调节的快速投切电容器、电抗器、变压器有载分接头开关,控制时间常数以秒计。二级电压控制器按照一定的协调控制规律,闭环设定控制区域内各一级电压控制器的整定值,用于平衡较慢较大的无功变化和电压偏差,其控制时间常数约为几十秒到几分钟。目前,二级电压控制的研究成果主要针对连续型控制器[1~5],对应的二级电压控制优化模型符合二次规划模型,一般采用二次规划法求解,但当控制器含有有载调压变压器和自动投切并联电容器/电抗器等离散调节设备时,优化模型就变成了含离散、连续的混杂模型,二次规划法也就不再适用。
文献[6]针对二级电压控制器既有连续调节设备又有离散调节设备的特点,建立了含离散、连续变量的混杂二级电压控制优化模型,并且用基于多代理的粒子群优化算法得到了该模型的解。与多代理的粒子群优化算法相比,遗传算法是一种自适应全局优化概率搜索算法,它对求解空间的连续离散性没有要求,是在智能算法中比较成熟的一种算法,且在电力系统中的应用已经遍及安全经济调度、无功优化等多个方面[7~12]。本文用遗传算法求解文献[6]中的混杂二级电压控制优化模型,得到了相同的控制效果,但结果中的调节过程中存在电压“跳跃”现象和调节时间过长问题。针对这两个问题,本文提出了两种措施来解决:(1)用发电机励磁与有载调压变压器匹配调节的方法,成功解决了“跳跃”现象。(2)采用先发电机(无功电源)协调控制方案后多控制设备(增加有载调压变压器等)协调控制方案的措施,解决了调节时间过长的问题。最后以England-39节点系统为例对这两种措施进行了仿真,结果表明,所提出的两个措施是有效可行的。
1 基于遗传算法的改进二级电压控制
1.1 二级电压控制优化模型
本文采用文献[6]中的以下改进的CSVC(Coordinated secondary voltage control of power system)优化控制模型:
式中:U1,…,Um表示控制发电机的端电压,脚标m表示其台数;C1,…,Cn表示无功补偿器(如电抗器)的分接头位置,脚标n表示台数;T1,…,Tk表示有载调压变压器的分接头位置,脚标k表示其台数;αP,αG,αC分别表示先导节点、电压控制设备节点和关键节点的集合,关键节点为本区域的边界点;Ui,ref、Ui分别表示节点i的电压参考值和实际电压值;j和k为权重系数;Qi、Qimax分别表示注入节点i的实际无功和无功最大限制;qref为相对无功发电量参考值,分别为节点i的有功和无功等式约束。对于该优化模型,待求量是目标函数Z的隐函数,对待求量发电机端电压,变压器分接头,电容器电抗器投入组数的调节,可以通过Z中的Ui、Qi反映出来。
由式(1)可知,优化控制的目标函数由三项组成,第一项是为使主导节点电压偏差最小,这也是二级电压控制最基本的目标;第二项是为无功电压控制设备之间的相对无功发电量尽可能相同,以保持系统尽可能多地无功储备;第三项是为使关键节点的电压离初始值偏差最小,以减小本区域的调节对相邻区域的影响。
1.2 基于遗传算法的改进二级电压控制计算过程
根据遗传算法的基本原理和计算流程,推导出求解改进优化模型的计算过程:
1)编码与解码
本文直接将发电机端电压、电容电抗器组的投切组数、有载调压变压器档位等变量采用浮点数编码,无需解码。染色体Lij=(U1,…,Um,C1,…,Cn,T1,…,Tk),其中U1,…,Um表示控制发电机的端电压,m表示其台数;C1,…,Cn表示无功补偿器(如电抗器)的分接头位置,n表台数;T1,…,Tk表示有载调压变压器的分接头位置,k表示威其台数。
2)适应值函数的确定:
由于发电机端电压、变压器变比和各节点补偿电容器容量是控制变量,因此其约束可以自身得到满足。PQ节点电压与无功发电功率是状态变量,需写成罚函数形式[13],所以此处定义适应值函数:
式中:Z为优化模型中的目标函数式;λu、λQ为罚因子,通常取较大的常数;Ui,lim、Qi,lim可以表示为:
3)选择
选择采用轮盘赌选择法,按照个体选择概率的大小来分配其在轮盘上所占的比例。
4)交叉
通过交叉操作产生新的个体,新的染色体按式(3)产生:
式中:a是一个比例因子,可在区间[0,1]上均匀分布随机数产生。Li,K+1为新的子染色体,Lm,K和Ln,K为两个父染色体。
5)变异
通过变异操作来增加群的多样性,新的染色体按式(4)产生:
式中:a是一个比例因子,可在区间[0,1]上均匀分布随机数产生。Li为新的子染色体,Lm,max和Lm,min为Lij=(U1,…,Um,C1,…,Cn,T1,…,Tk)里的U、C、T分别取最大和最小两个极限时所组成的两个父染色体。
6)潮流计算
由于遗传算法的计算过程是一个多次潮流迭代的过程,而本次潮流计算程序用的方法是牛-拉法,如果在计算过程中,给出的计算潮流的初值不合适,可能会引起不收敛,这会大大增加整个计算所用的时间。而牛-拉法一般在循环5次左右就能达收敛,如果此时仍不收敛,则后面的计算收敛的可能性也不太大,所以此次计算,如果单次潮流计算循环8次仍不收敛,则认为不收敛,停止计算。
7)计算流程:
系统参数包括:①支路元件参数,包括线路电阻、电抗、对地导纳、变压器变比、两端节点号等;②发电机参数,包括各类节点类型的给定值及节点编号;③负荷参数,包括P、Q给定值和节点编号;④系统与设备的各类约束,包括系统节点电压约束,发电机的出力和变压器的调节范围约束。
算法参数包括:群体大小,一般范围20~100;交叉概率,一般取0.4~0.9;变异概率,一般取0.001~0.1;中止进化代数,一般取50~200。
1.3 算例分析
为验证本文二次电压控制效果,在PC机上用C++语言编写了基于遗传算法的二级电压控制程序,对新英格兰10机39节点系统进行仿真验证,并将计算所得结果与BPA计算结果进行了比较。由于自动并联电容器/电抗器和有载调压变压器的控制相似,本算例只选择了发电机和有载调压变压器作为控制对象,同时,采用文献[14]的分区结果,如图2所示,系统被划分为4个电压控制区:区域1由{1,9,39}构成,节点1为主导节点;区域2由{28,29,38}构成,节点28为主导节点;区域3由{4,5,6,7,8,10,11,12,13,14,31,32}构成,节点7和10为主导节点;区域4由{2,3,15,16,者17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,30,33,34,35,36,37}构成,节点16和18为主导节点。
以电压控制区3为研究区域,在系统参数和运行条件均相同的前提下,分别采用以下3种电压控制方案进行比较:
方案A无二级电压控制;
方案B基于遗传算法的二级电压控制方案,控制器只选择31和32节点发电机;
方案C在方案B的基础上增加有载调压变压器作为电压控制设备。
针对方案B、C,选择节点4,8,14为关键节点,控制设备选择31和32节点发电机,针对方案C,在控制设备中增加线路6~31,10~32,11~12,12~13之间的变压器。
系统参数:节点31和32的电压调节范围设为0.95~1.10;无功出力上限分别为250、300 Mvar;变压器的调节范围为:1±8×1.25%(标么值)。
遗传算法参数设定:群体大小M=50、交叉概率PC=0.6、变异概率PM=0.08、进化终止代数T=50;目标函数中参数,式(1)中的j=3,k=9,式(2)中的λU=λQ=500。
设系统初始状态已达前一个调节的理想状态,即各主导节点和关键节点电压已达三级电压控制所给定的参考值;假设在某时刻区域3的内部发生扰动,节点12无功负荷增加了80%,这将导致主导节点和关键节点的电压下降。采用不同的控制方案,所得到的控制量结果如表1所示,调节后主导节点和关键节点的电压变化如表2所示。主导节点的电压响应曲线如图3和图4所示。为验证结果的正确性,程序保留了几个次优结果分别为方案B1和B2,C1和C2。
注:计算过程中,节点31和32作为PV点处理。
为了验证所编写的基于遗传算法的二级电压控制程序的结果,针对计算所得的控制调节量,采用BPA软件计算调节前后的系统潮流,并将BPA最终结果与本文所编写程序的潮流计算结果相比较,结果表明,所编写程序的计算误差小于10-3。图3、4中的电压调节过程曲线为BPA计算结果。
结果分析:
1)从表2结果可看出,本文在增加了电压控制设备后,二级电压控制的效果有明显的提高,对于只选择发电机控制的方案B,在系统扰动后主导节点10的电压恢复到1.015,偏差为0.001,而方案C在增加有载调压变压器的调节后,主导节点和关键节点的电压都恢复到初始设定值,即偏差为0。
2)从图3和图4我们可以看出新的方法响应时间比传统的较慢,这主要是新的方式中选择了有载调压变压器的缘故,但二级电压控制的响应时间是几十秒到几分钟,足以接受有载调压变压器的响应。
3)由图3和图4可以看到,在方案C中,节点7的电压由0.989直接跳跃到1.03,节点10的电压由1.007直接跳跃到1.071,然后均又慢慢下降恢复到最终的稳态值,这个跳跃是由于发电机出口变压器分接头的调节滞后于发电机端电压的调节而引起的。如何消除或减小电压“跳跃”的影响,将在下节进行讨论。
2 结果存在的问题及改进方法
由图3和图4可知,虽然本文加入有载调压变压器后,主导节点和关键节点的电压都恢复到了初始水平,但主导节点电压波动较大,且电压恢复时间长。分析发现,电压“跳跃”的主要原因是由于发电机励磁调节与有载调压变压器的档位调节不匹配造成的,而电压恢复速度慢则主要是由于有载调压变压器调节时间长所导致,且在实际调节过程中,一般变压器的档位变化不宜过大。为此研究采取以下两项措施对调节过程加以改进。
2.1 协调发电机与变压器的调节过程,对发电机端电压进行分段调节,消除电压“跳跃”现象
发电机端电压的调节采用分段调节,每次电压的调节量为:
式中:UG为二级电压控制下发给发电机的电压参考值,U0为发电机初始电压,Td为调节变化最大的有载调压变压器档位参考值,T0为该有载调压变压器的初始档位。
对上节中的算例,采用这种策略后,调节变化最大的有载调压变压器为变压器T10-32,调节前档位是4,调节后为13,所以节点31的发电机每次的电压调整量为:(0.997-0.982)/(13-4)=0.013;节点32的发电机每次的电压调整量为:(1.10-0.983)/(13-4)=0.013;经改进后,主导节点7和10的电压曲线如图5和6所示。
由图5和图6可以看到,通过采用发电机和有载调压变压器分接头匹配调节的方法,能够有效地改善主导节点电压的变化,消除了主导节点7和主导节点10在调节初期的电压跳跃,节点电压比较平稳地达到了调节的最终值。但同时也发现,方案C的调节时间过长,这主要是由于变压器的调节时间过程所引起的,如何对调节过程的这个缺陷进行改进,在下节将进行讨论。
2.2 将方案B与方案C相结合的方案D,提高电压恢复的速度
上述改进后,虽然消除了电压恢复过程中的“跳跃”现象,但调节时间过长。为此,将控制方案B与方案C相结合:在计算出方案B后,以B的结果为初值,再进行一次基于遗传算法的改进二级电压控制的计算,可得方案D的控制量结果。方案D的调节过程如下:在调节过程中,首先按方案B下发调节任务,通过调节速度快的发电机励磁控制系统的动作先将主导节点的电压恢复至接近设定值,之后按方案D再次下传调节任务,对发电机与有载调压变压器进行协调控制。由于初始状态不同,因而方案D与并不是方案B与方案C的组合。方案D的控制量结果和计算后系统的结果如表3和表4所示。
对上节中的算例,采用这种策略后,节点31的发电机对应升压变T6-31的档位调节前后都是2档,所有其电压可以一次调节到位,所以节点31的发电机每次的调节量则应按每次:(1.004-0.983)/2=0.0105;节点32的发电机每次的调节量则应按每次:(0.998-0.993)/2=0.0025;经改进后,主导节点7和10的电压曲线如图7和图8所示。
由图7和图8可以看到:在应用方案D对系统进行调节时,主导节点7和主导节点10的电压变化已经躲过了方案C中在调节初期的电压跳跃,而且能比较快速地将节点电压比较平稳的调节到最终值,同时弥补了方案B和C的不足。说明方案D的改进是可行的。
3 结论
本文用遗传算法去解改进二级电压控制的混杂模型,可使所有的主导节点和关键节点的电压恢复到设定值,得到了较为理想的控制效果,并找到了有效的措施,解决了在调节过程中存在电压“跳跃”现象和调节时间过长问题。对England-39节点系统进行了仿真,结果表明所采取的方法和措施可以消除“跳跃”,使主导节点和关键节点的电压比较平稳快速地调节到稳定值。
从计算过程中发现,基于遗传算法的改进二级电压程序计算速度较慢,遗传算法的择优过程实际上就是对系统潮流多次循环计算的过程,所以,为了加快计算速度,使其满足二级电压控制的需要,可以考虑将网络等值应用于本文提出的控制策略,有待进一步研究。
摘要：电压分级控制是协调电力系统电压控制的有效手段和方法,二级电压控制策略又是电压分级控制的关键环节。针对二级电压控制设备既有连续调节设备又有离散调节设备的特点,首先采用了改进的二级电压控制优化模型,用遗传算法对模型进行了求解,得到了与其它策略一样的控制效果。但这些仿真结果表明,在调节过程中存在电压“跳跃”现象和调节时间过长问题。针对这两个问题,该文提出了:(1)用发电机励磁与有载调压变压器匹配调节的方法,成功解决了“跳跃”现象。(2)采用先发电机(无功电源)协调控制方案后多控制设备(增加有载调压变压器等)协调控制方案的措施,解决了调节时间过长的问题。最后以新英格兰39节点系统为例进行了仿真校验,结果表明,该控制方案能够兼顾连续和离散的控制设备,具有令人满意的的控制效果;同时也证明了所提出的两个问题的解决方案的可行性。
二级控制 篇8
关键词：动态无功补偿装置,二级电压控制,自动电压控制,无功置换
0引言
随着国民经济的快速发展,用电负荷快速增加,电网负荷中心地区的电压稳定问题日益得到关注。尤其在西电东送大背景下,大量功率通过远距离直流/交流输电线路馈入负荷中心,一旦电网发生扰动,很可能诱发暂态电压失稳问题。如何提高电压稳定水平已成为当前电力系统运行面临的重要挑战之一[1,2,3,4,5,6,7]。
快速合理地进行无功补偿是应对这一挑战的重要手段[8,9,10,11,12,13]。常用的无功补偿装置有发电机、电容电抗器,以及静止 无功补偿 器/静止同步 补偿器(SVC/STATCOM)等柔性直 流输电 (FACTS)器件。发电机作为一种传统的无功补偿装置,可以通过控制励磁系统连续地发出或者吸收无功功率,但其响应速度相对SVC/STATCOM来说较慢,是一种慢速动态无功补偿装置,直流励磁系统和交流励磁系统的响应速度一般在100ms以上,响应速度较快的静止励磁系统最快也只能达到几十毫秒,并由于其自身特点,大部分只布置于水轮发电机[14]。相对于传统的无功补偿装置,以电力电子技术为核心的SVC/STATCOM等FACTS器件具有突出的控制快速性和连续调节平滑性,能够显著改善系统的电压稳定 性。SVC的响应速 度一般都 仅在20~40ms,STATCOM则具有更 快速的响 应速度[15]。因此,SVC/STATCOM等快速动态无功补偿装置得到了越来越广泛的应用。
为保证电网安全和经济运行,并且遵循无功分层分区就地平衡 的基本原 则,协调二级 电压控制(CSVC)是分区域进行的,同一区域内的节点耦合紧密,不同区域间的节点耦合松散,一方面保证了良好的就地快速补偿控制,更为重要的是从系统层面对广泛分布的无功补偿装置进行协调控制,目前被认为是改善电压运行水平和提高电压稳定裕度的有效手段[16,17,18,19]。CSVC通过在分区内的控制中心求解多目标优化模型,保证控制区域内的中枢节点电压值保持在三级电压控制给出的设定值附近,利用多余的控制自由度实现对无功功率分布的调整,提高电压稳定裕度[20,21,22]。但是,现阶段CSVC主要是以发电机和电容电抗器等传统调节装置为主,较少将SVC/STATCOM纳入控制体系。
在CSVC中考虑SVC/STATCOM等快速动态无功补偿装置主要面临以下两大挑战:1稳态情况下,如何充分利用SVC/STATCOM的快速控制作用;2扰动情况下,如何充分发挥快速动态无功补偿装置的支撑作用。针对上述问题,本文提出了一种考虑快速无功补偿装置的协调二级电压控制(DCSVC)体系,具有以下特点。
1)稳态情况 下,能够协调 考虑SVC/STATCOM控制,充分利用快速调节装置提高二级电压控制的响应速度。
2)实现对动态无功储备的优化分配,在保证电压合格、优质的前提下,利用慢速动态无功补偿装置置换出快速动态无功补偿装置的无功补偿容量,尽可能使得SVC/STATCOM保持无功 储备最大 的运行状态,从而保证一旦发生扰动,快速动态无功补偿装置能发挥快速支撑作用,实现预防控制。
1体系结构
为了遵循无功分层分区就地平衡的基本原则,D-CSVC也是在分区内进行的,区域内部节点联系紧密,区域间耦合程度低,前人已经提出较多且较成熟的分区方法[23,24,25,26,27]。
如引言所述,D-CSVC具有两大目标,一是稳态时快速的电压控制性能,二是为应对潜在扰动,通过动态无功储备优化实现预防控制。考虑到这两个目标具有不同优先 级和时序 上的解耦 性,本文将DCSVC设计为相对独立的两个控制阶段,通过对两阶段在时序和空间上进行相互协调,充分发挥各类无功补偿装置在各阶段中的作用。其中,第1阶段为考虑快速动态无功补偿装置的协调二级电压控制(DRPR-CSVC),第2阶段为动态无功储备优化控制(DRPROC),即追求动态无功储备最优化的快、慢无功补偿设备间的无功置换。
D-CSVC主要侧重于 快速动态 无功补偿 设备(SVC/STATCOM)与慢速动态无 功补偿设 备 (发电机)的控制协调,而没有加入对于电容电抗器和有载调压分接头等离散控制器件的控制协调,是因为已有人在三级电压控制体系中研究了连续变量与离散变量的协调方法,即对于厂站内部和厂站之间的连续设备(发电机等)及离散设备(电容器、电抗器、有载调压分 接头等)进行协调 的方法研 究[28,29],SVC/STATCOM可以采用类似的方法与传统离散设备进行协调,所以本文的研究侧重于二级电压控制中新增加的连续变量(SVC/STATCOM)与传统的连续变量间(SVC/STATCOM与发电机间)的无功协调分配。
图1为整个D-CSVC体系中的两个阶段在时序上的协调图。图中:T0至T1及T1到T2均为一个完整的D-CSVC过程。首先进 行DRPR-CSVC计算,将计算出的二级电压控制策略结果指令下发至各动态无功补偿装置,继而进行DRPROC阶段。在DRPROC阶段中,根据DRPROC中SVC的无功功率目标设定值和无功功率上下限值设定出无功储备值不足的上下限门槛 值,作为DRPROC的启动判据。在DRPROC阶段中,首先将系统中的当前SVC无功储备量与门槛值比较,判断当前各动态无功补偿装置是 否需要进 行DRPROC:如果不需要,则直接等待进入下一个D-CSVC过程;如果需要,则启动DRPROC计算,即快、慢无功补偿装置的无功置换优化计算并进行DRPROC策略下发。之后进行DRPROC结果校核,如果判定本轮所有DRPROC结果均满足动态无功储备控制策略,则完成本次D-CSVC过程,进入下一个D-CSVC过程;如果判定DRPROC结果不满足要求,还需要继续进行下一次DRPROC计算,直至所有DRPROC结果均满足要求。
D-CSVC在空间上包括装置级与系统级的两层式架构,DRPR-CSVC阶段和DRPROC阶段的决策过程都在系统级进行,装置级为具体执行控制决策的各种无功补偿装置,两级之间存在数据交互,具体空间上的协调模式如图2所示。图中:SVG表示动态无功补偿器。
装置级将由SVC/STATCOM确定的时 变的无功控制约束条件上送给系统级。此无功控制约束条件时变的原 因是SVC/STATCOM在运行中 必须考虑谐波抑制等作用,故其容性支路的可调范围随着运行状态不同而实时变化。
系统级内部在进行DRPR-CSVC之后,将控制后的中枢节 点的实际 电压值发 送给DRPROC阶段,供其做无功置换时优化计算的约束条件使用。系统级的两个控制阶段的输出结果都为装置级发电机、SVC和STATCOM等装置的电压调整量,下发至装置级。
2DRPR-CSVC模型
如果在CSVC中未能考虑对SVC/STATCOM的协调,那么利用发电机无功功率对无功电压分布所进行的控制将引发快速动态无功补偿装置的“反调现象”,导致不合理的无功功率分配。因此,有必要将SVC/STATCOM与发电机 一起纳入CSVC模型进行协调控制。
类似于文献[20-22],本文也采用二次规划模型来完成CSVC,如式(1)至式(6)所示。
定义发电机无功裕度矢量Θg,其第i个分量为:
定义SVC无功裕度矢量Θs,其第i个分量为:
式(1)至式(8)中的变量说明见附录A表A1。目标函数(式(1))中,根据较常用的定电压控制,选取ΔVg和ΔVs作为优化变量。Qsmin和Qsmax是站级SVC/STATCOM根据谐波抑制要求实时确定并上传的,而Qgmin和Qgmax也是综合考虑了发电机功率圆图的时变约束。
目标函数的第1项表示控制后中枢节点电压与设定值之间的偏差尽可能小;第2项表示控制后发电机无功功率比例和控制后SVC无功功率比例,该比例越小,说明该发电机或者SVC的无功裕度越大,而以平方和的形式出现在目标函数中,将促使各台发电机和SVC向无功功 率更均衡 的方向发展[12]。取第1项权重Wp大于第2项权重Wq,保证优先使得控制后中枢节点电压达到设定值。
式(2)保证了控制后不会导致Vp产生越限,对于其他一些比较重要的母线电压也可以类似地添加到约束条件中,式(3)和式(4)分别保证了控制后发电机和SVC的无功功率不会越限,为了防止控制操作对电网造成过大的波动,式(5)和式(6)则对每一步控制中的控制步长有严格的限制。
本文利用起作用集算法(activesetmethod)来求解这个二次规划问题,得到ΔVg和ΔVs后,作为控制策略下发。
3DRPROC阶段模型
DRPROC是保证在电压合格、优质的前提下进行的快、慢无功补偿装置间的无功置换,能够使得在扰动发生后,快速动态无功补偿装置可以最大限度地补偿无功功率,提高扰动后的系统电压的恢复效果,实现暂态电压稳定的预防控制。
本文构建了二次规划的数学模型对DRPROC问题进行描述。二次规划的数学模型为:
式中:μs为SVC/STATCOM的无功功率矢量,表征其置换后无功功率偏离设定值的大小;μg为发电机的无功功率矢量,表征置换后发电机的出力偏离总发电机无功功率平均值的值;Qrsieference为各台SVC的最优动态无功储备的设定值,一般情况Qrsieference取值为SVC出力的中间位置,即为 (Qsmiax+Qsmiin)/2,但是也可以根据电网中的实际情况略做调整,比如在可能大量缺无功功率的地点,即可能发生严重故障的节点附近,设定的最优动态无功储备值可以取SVC出力中间偏小的位置,使得发生严重故障的时候此台SVC可以补偿更多的无功功率;Qagver为当前时刻发电机总无功功率平均值;Qsgum为当前时刻发电机总无功功率和;Ws和Wg分别为两部分的权重矢量。
以发电机和SVC/STATCOM的电压调 节量ΔVg 和ΔVs作为优化变量。目标函数的第1项使得SVC/STATCOM等快速动 态无功补 偿装置趋向于设定值;第2项加入了各台发电机的均衡出力的考虑,求发电机无功功率矢量的最小值,即希望各台发电机优化均衡出力。取第1项权重Ws大于第2项权重Wg,保证优先调整SVC/STATCOM的无功补偿裕度。
式(9)第1个约束表征控制后中枢节点的电压维持在限定范围内。其中,Vband参考中枢节点控制死区要求设定,保证在控制过程中始终将中枢节点控制在死区范围之内。根据实际电网经验数据,一般220kV电压等级的死区为0.5~0.8kV,500kV电压等级的死区为0.8~1.0kV,故本文取死区标幺值为0.001。所以Vp+Vband 与Vp-Vband两个值非常贴近,几乎将置换后的中枢节点固定在一个值附近不变,这个值是从二级电压控制之后获得的,是二级电压控制完成之后中枢节点的实际电压。
求解该二次规划模型,得到发电机和SVC的电压调节量ΔVg和ΔVs进行控制。
4算例分析
本文利用Nordic测试系统验证本文提出的DCSVC体系的控制效果。Nordic测试系统见附录A图A1,共包含20台发电机、5台SVC、74条母线、102条支路,共9个分区。算例选择在分区一内展示算法效果,分区一内 共有3台发电机,分别为g14,g15和g16;共3台SVC,分别为s4043,s4045和s4046;节点4043为该分区内的中枢节点。
系统中SVC的控制模型如图3[30]所示,具体参数选择如下:Kp=0,Ki=100,Bp=0.03,Bmax=1,Bmin=-1。图中:V和Vo分别为SVC连接节点电压及其参考值;B为SVC输出电纳值。
4.1DRPR-CSVC的电压控制效果
利用本文的 方法将分 区内的3台SVC纳入DRPR-CSVC中,DRPR-CSVC每2s将计算出的二级电压控制策略结果指令下发至SVC与发电机的控制端。
图4所示为含/不含SVC加入二级电压控制情况下中枢节点4043的电压控制效果对比图。可以看出,相对于不 含SVC的二级电 压控制,DRPRCSVC中枢节点电压更加快速地达到控制目标值。
为进一步 展示含SVC的二级电 压控制效果,图5和图6分别给出了含/不含SVC的二级电压控制下,s4043无功功率和g14无功功率对比图。可以看出,由于SVC的快速本地控制作用,若不把SVC纳入二级电压控制统一调控,在发电机对中枢节点电压偏差进行加无功功率控制的同时,SVC将出现“反调”,无功功率反而在减小。而将SVC纳入二级电压控制统一调控后,SVC与发电机将一起对中枢节点的电压进行加出力调控。图6也说明了在没有将SVC纳入二级电压控制的情况下,发电机需要输出更多的无功功率才能将中枢节点电压控制在目标值。
对比图5中的SVC无功功率与图6中的发电机无功功率变化趋势,可以看出发电机和SVC无功功率的不同特点。发电机每一步的无功功率变化较缓慢,呈缓坡状,而SVC每一步的无功功率改变则较快速,呈台阶状。因此,在图4中也可以看出含SVC的二级电压控制下中枢节点电压每一步恢复也较快速。
综上所述,本文提出的含SVC的二级电压控制能够有效提高对中枢节点电压的控制速度,并解决可能出现的SVC反调现象。
4.2DRPROC过程的效果
图7所示为进行DRPROC,即SVC与发电机间无功置换的过程中各台SVC无功功率的变化情况。由于算例系统中的SVC最大出力和最小出力的绝对值相同,故根据一般情况下动态无功储备设定值的定义,设定值取为出力最大和最小值的平均值,所以此处SVC最优无功储备设定为0。从置换后SVC出力结果可以看出,3台SVC的出力均贴近0,达到了控制的设定目标。
置换前后s4043,s4045,s4046的无功功率分别为41.55,10.10,8.96 Mvar和1.60,0.28,0.20 Mvar。可以看出,3台SVC通过置换后,动态无功储备增多,增加58.53 Mvar。相应地,置换前后发电 机总无功 功率分别 为788.21 Mvar和849.57Mvar。可以看出,发电机为 了置换出SVC的无功功率,其总功率 相比较置 换前有所 增加,增加量为61.36 Mvar。
综上可见,通过SVC与发电机 的无功置 换过程,能够有效提高SVC的无功储备。
4.3DRPROC后的扰动电压恢复效果对比
进行DRPROC的目的在于对未来可能发生的各种扰动的预防控制,同时将快速的动态无功补偿装置留出较大的无功储备,以期提高系统的暂态电压稳定性。
4.3.1算例1
10s时刻,线路4042-4043发生短路接地故障,闭锁1s后线路切除,以此作为电网扰动来观察无功置换后系统的暂态电压稳定性的提升效果。
图8和图9所示分别为电网发生扰动后有/无无功置换情况下故障点附近的s4043无功功率对比及g14无功功率对比。结果显示,在没有进行无功置换的情况下,直流闭锁后s4043无功功率直接饱和,很难对系统进行快速无功补偿,需要g14缓慢地多输出无功以对故障进行无功补偿;而在进行过无功置换的情况下,s4043可以快速充分地进行无功功率补偿,系统对g14的慢速无功补偿需求相对较少。
图10所示为电网发生扰动后有/无无功置换情况下故障点附近的母线4042电压值对比。可知,在进行无功置换的情况下,即SVC充分补偿、发电机少出力的模式下,电压恢复效果较好,第1摆的电压恢复值高,且振荡小,更快速地趋于稳定。这是由于SVC的控制速度较发电机快,能够更加快速地进行电压控制。
4.3.2算例2
10s时刻,线路4021-4042发生断线 故障。图11和图12所示分别 为系统发 生断线故 障后,有/无无功置换情况下母线4042电压值对比和s4043无功功率值对比。
由图11可见,在有无功置换的情况下,电压的恢复效果明显好于未置换的情况,电压跌落较小,且恢复速度较快。图12展示了故障后有无功置换情况下电压恢复效果较好原因:如果没有无功置换,故障后SVC出力很快饱和,无法进行快速的无功补偿,而有无功置换情况下,SVC可以快速充分地对故障进行无功补偿,故障后的电压恢复效果较好。
综上所述,考虑无功置换的预防控制能够有效提高SVC等快速无功补偿装置的无功储备,提高系统发生故障情况下的快速无功补偿能力,有效提升故障后电压恢复效果。
5结语
本文提出了 一套考虑SVC/STATCOM等快速响应的无功补偿装置的D-CSVC。利用快速动态无功补偿装置更加快速地对系统电压进行控制,避免了SVC/STATCOM与传统电 压控制装 置间的反调现象,并且进行动态无功储备的优化控制,提高了扰动后的系统电压的恢复效果,能够有效进行动态电压稳定的预防控制。
后续,将继续深入研究SVC的最优动态无功储备值的评估,并据此进 一步研究 确定更为 准确的DRPROC的启动判据。
二级控制 篇9
关键词：集中供热系统,二级管网,混合回路,比例压力,控制
为了进一步提升城市集中供热的实际效果, 并且实现资源的节约、合理应用, 国内加快了供热二级管网的建设步伐。在供热一、二级管网正常连接的情况下, 对于混合回路的比例压力必须进行严格的控制, 从而满足供热管网运行过程中对于各种工艺、技术参数的实际要求。
1 城市集中供热系统的优势及一、二级管网的连接方式
在我国传统的城市供热工作中, 主要采取分区供热的方式, 不但造成了资源的严重浪费, 而且影响了整体的供热效果。近年来, 我国大部分城市在对原有供热管道进行改造的基础上, 逐步实现了城市集中供热系统的建设, 其具有节能、环保即供热质量好等多方面的优势, 并且成为国内供热工作的主流发展趋势。特别是随着热电联产技术的不断创新和应用, 促进了城市集中供热系统的大范围开展, 而且有效解决了因远距离热能输送而造成的系统经济性下降的弊端。为了进一步提高城市集中供热系统的经济性, 国内主要采用一、二级管网联合应用的形式, 根据实际需要和相关条件, 必须合理进行供热二级管网相关工艺、技术参数的设定。
目前, 在国内的城市集中供热系统中, 一、二级管网的连接方式主要有:间接连接、直接连接等, 其中间接连接方式最为常见, 主要是通过相应型号的换热器进行一、二级管网的连接, 这种连接方式具有两级管网之间互相独立, 而无需通过介质进行连接的优势;直接连接方式主要是将一、二级管网进行直接连接, 而取消了换热器的应用, 与间接连接方式相比, 其整体投入较低。由于一、二级管网采用直接连接方式, 所以两级管网在温度方面存在较大的差异, 必须安装混水泵才能满足其实际供热温度要求。在二级管网混合回路的压力控制方面, 由于用户系统所能承受的压力有限, 所以必须采取有效的措施协调两级管网之间的压力差问题, 进而满足均匀供热的要求。
2 供热二级管网混合回路的介绍
在供热二级管网中, 设置混合回路的主要目的是将现有的二级管网系统划分为两个或多个回路, 从而满足供热系统在不同运行工况下的实际要求。根据国内二级管网建设的现状, 混合回路中必须安装大功率的混水泵, 其一般设置于二级管网的供水、回水管道上, 利用混水泵自身的扬程对用户系统产生的相应阻力进行缓解。国内现阶段使用的混水泵主要利用变频调速技术, 在二级管网的供水管路上利用旁通管混水进行作业。在二级管网的运行过程中, 将一侧的部分回水混入到另一侧的二级供水管中, 从而根据室外温度的具体变化情况, 对供水稳定进行有效的调节。为了满足对于二级管网混合回路比例压力的控制, 在回水管中必须按照要求进行自力式压差控制器、电动调节阀的安装。如果室外的温度上升较快, 自力式压差控制器则会根据实时的气候补偿曲线, 传输供水温度给定值之间的差异信号, 自动进行电动调节阀的控制, 从而对混水量的增加或减少进行有效的监控。同时, 当二级管网的回水压力低于标准值时, 电动调节阀则会自动输出信号, 通过加快混水阀的实际转速, 增加末端用户的供水压力, 以满足水力工况的具体要求。
在二级管网混合回路比例压力控制系统的设计中, 应注意对以下要点的关注: (1) 合理进行混水泵的选择:在供热二级管网中, 为保证热媒的正常流动和热量的合理分配, 必须借助混水泵进行动力的输出。由于一、二级管网构造的不同, 所以在进行混水泵的选择时也要有所区别。供热二级管网混水泵的选择不但要考虑技术、工艺方面的要求, 而且要注意对其实际应用中的经济型分析, 以保证二级管网的实际供热质量; (2) 增加变频混水泵的应用:当用户系统需要进行供热流量的调节时, 传统的混水泵难以满足要求, 这是必须要安装变频混水泵, 从而根据用户对于压差的需求合理进行混水泵转速的调节; (3) 合理进行压差的控制:在一、二级管网的连接处, 必须根据实际压差进行差压变送器的安装, 并将其作为二级管网的主要压差控制点, 以实现对于混合回路比例压力进行有效的控制; (4) 建立完善的通信网络:在二级管网混合回路的比例压力控制中, 必须实现热网监控中心、混合回路与热力站等部分的通信联络, 以便各种调节控制与传输数据指令的迅速传达。
3 供热二级管网混合回路的比例压力控制
在国内以往的供热二级管网混合回路比例压力控制中, 普遍在混水泵的实际扬程计算中存在一定的问题, 例如:部分二级管网中是采取根据楼层高度、阻力损失进行扬程计算的方法, 或者依靠以往的经验, 进行混水泵扬程的确定, 这样不但增加了热能的消耗, 而且影响了二级管网的实际供热效果。由于在二级管网中流动的多是经过一次管网循环的低温热水, 所以多存在温差不均衡的问题, 只能依靠增加流量的方法满足实际供热效果。因此, 在供热二级管网混合回路的设计中, 必须注重对于比例压力问题的研究, 其直接关系到供热企业的经济效益和实际效果。
供热二级管网混合回路的比例压力控制主要是利用变压、变频、变流量控制的基本原理, 对二级管网的变流量系统进行有效的控制, 进而使供热系统达到最佳的供热与节能效果。在国内现阶段的供热二级管网混合回路的比例压力控制中, 其基本工作原理如图1所示。在进行比例压力的控制中, 混合回路主要是进行入口一侧的压差控制, 并且及时将相关调节参数传输于相关监控系统中。当供热一级管网一侧的总供水流量发生变化时, 即由q1降至q2时, 控制采集系统中的相关调节参数将自动发生变化, 而且通过通信网络将相关信息传输到热力控制站的混水泵控制器上, 从而将混水泵的转速自动由n1降至n2。混水泵的控制器按照预定的运行模式, 将对其实际供水流量和转速进行调节, 这一过程必须符合比例压力控制软件预设的相关参数和数据。当混水泵的转速发生变化时, 其供水流量的扬程将自动由h1降至h2, 从而在新的工况条件自动构建一个新的平衡环境。随着供热二级管网实际运行工况的不同, 在进行比例压力的调节过程中, 一级侧的供水流量将由q1降至q3、q4, 混水泵的转速也将相应调整为n3或n4。经供热二级管网中相关软件的运算与处理后, 混水泵实际供水流量的扬程也会调整为h3或h4, 从而满足供热二级管网运行中变流量系统的比例压力控制。
结束语
总之, 在供热二级管网混合回路的设计工作中, 必须注重对于比例压力控制问题的深入研究, 从而满足城市集中供热系统的基本运行要求, 逐步促进供热效果的提升, 并且实现集中供热过程中的节能减耗。
参考文献
[1]李锋.关于供热管网静压力 (补水压力) 对管网水循环的阻碍作用——“用降低补水压力的方法实现节能降耗”的尝试[J].区域供热, 2009 (5) :33-35.
二级控制 篇10
倒立摆是一种典型的机电一体化设备，它是机器人技术、控制理论、计算机控制等多种技术的有机结合，其系统本身是一个绝对不稳定、高阶次、多变量、强耦合的非线性系统。
为实现典型的多输入多输出平面二级倒立摆系统平衡控制，融合函数合并状态变量，减少输入变量维数设计模糊控制器，使模糊控制器的控制规则更为简单、有效，同时对量化因子参数进行优化。实验证明，其较好地实现平面二级倒立摆的稳定控制。
1 平面二级倒立摆的数学模型
采用如图1所示的坐标系,在忽略空气阻力以及摩擦等后，可以将倒立摆系统看成平台、均匀杆和质量块组成，并定义如下参数：Mx,X方向平台运动部分及摆体支座质量;My,Y方向平台运动部分及摆体支座质量;m1，摆杆1质量;m2，摆杆2质量;m3，摆杆1和摆杆2连接质量块的质量;l1，摆杆1长度;l2，摆杆2长度。
利用拉各朗日方程推导系统的动力学方程。拉各朗日方程为：
式中，L为拉各朗日算子，q为系统的广义坐标。
对于广义坐标qi和拉各朗日算子L，有：
其中，i=1,2,3…;q={q1,q2,q3…}，为广义变量;τ为系统沿该广义坐标方向上的广义外力。，是系统的动能，V是系统的势能。对于平面二级倒立摆系统，其广义坐标为：x,y,α1,β1,α2,β2,系统总动能为T=TM+Tm1+Tm2+Tm3，其中，TM,Tm1,Tm2,Tm3分别为支座动能，摆杆1、2和质量块的动能。
对上述变量分别计算，在平衡位置进行泰勒级数展开并线性化，并测得实际系统参数为：m1=0.06(kg),
β2·},ux=v1,uy=v2，则系统的状态方程可以表示为：
其中：
从式中可以看出，对于平面二级倒立摆，在经过近似线性化后，X方向和Y方向已经解耦，这样，系统由2输入、12输出的系统转化为2个独立的相对简单的系统，每个系统只含有1个输入、6个输出。
2 参数优化模糊控制器设计
平面二级倒立摆每个独立的系统蕴含6个变量，若采用通常形式的模糊控制器，其输入包括6个状态变量，若对每个输入变量的论域作7个模糊集的划分，这样完备的推理规则库会包含76=117649条推理规则。显然模糊控制规则设计复杂，可调参数非常多，不利于模糊规则的完整制定，这就是在使用模糊控制研究多变量非线性系统时的所谓“规则爆炸”问题。
为了解决模糊规则爆炸问题,可模仿人类简化问题的思路将单一的复杂控制策略转化为多级简单控制策略的嵌套：Y=F2[F1(X)]。其中X、Y分别表示控制器的输入和输出向量,F1称为“融合函数”,F2称为“作用函数”。这里先利用F1对输入变量X进行降维处理,再利用算法F2根据前级的输出进行控制。
把LQR最优控制理论与模糊控制策略相结合，采用融合技术设计一个线性融合函数，把多个变量融合成综合误差E和综合误差变化率EC，使模糊控制器的设计大为简化。
2.1 构造综合误差E和综合误差变化率EC
(1)基于LQR控制理论，根据系统方程X·=AX+BU确定最佳控制向量u(t)=-Kx(t)的矩阵K，使性能指标
选取合适的Q和R，通过MATLAB仿真计算出一组可让平面二级倒立摆系统(X方向)的线性模型达到稳定的状态反馈矩阵：
(2)利用线性系统的输出信息具有可直接融合的特点,构造一个线性融合函数：
其中：
(3)降维、融合成综合误差E和综合误差变化EC:
平面二级倒立摆Y方向同理。
X方向实际计算结果取：K=[14.142 15.892 77.7130.018 193.73 33.355]
Y方向实际计算结果取：
2.2 设计模糊控制器
由融合函数降维后，设计一个二维Mamdani型模糊控制器来实现平面二级倒立摆的控制。模糊控制规则如表1所示。采用重心法解模糊。
2.3 量化因子参数的优化设计
输入变量E和EC的基本论域[-xe,xe]和[-xec,xec]，控制量基本论域[-yu,yu]。误差的量化因子Ke、误差变化率的量化因子Kec和控制量的比例因子Ku分别由以下各式确定：Ke=3/xe,Kec=3/xec,Ku=yu/3。
根据系统初始状态确定的量化因子一般较小，可能造成死区，如在平衡点附近出现振荡、波动，影响二级倒立摆系统稳定。为此，有必要在平衡点附近切换量化因子。在此采用的Ke、Kec、Ku是可根据E、EC实时改变的：当E≥时，Ke=Ke1;当E≤时，Ke=Ke2;当EC≥时，Kec=Kec1;当EC≤时，Kec=Kec2。根据多次仿真实验，对阈值寻优确定上述参数。
3 实验及结果分析
利用matlab对系统进行仿真，仿真周期采用实际控制周期(0.005 s)，结果如图2所示。可以看出，在给平台一个干扰或是给摆杆一个干扰后，系统可以很快的达到新的平衡，调整时间约为3s。
在完成系统仿真后，利用固高科技有限公司GPIP2002平面二级倒立摆进行了倒立摆的平衡和抗干扰实验,从实验结果可以看出，系统运行比较稳定，倒立摆可以稳定很长时间，并且可以给其施加一定的干扰，系统可以很快回到平衡点。
只是由于系统存在摩擦阻力和干扰等不确定因素，系统运行时存在一些振动，XY平台X方向振动范围为(0m,0.06m)，Y方向振动范围为(0.01m,0.06m)(见图3)。摆杆1在X方向和Y方向的运动范围分别是(-0.02rad0.02rad)和(-0.03rad,0.02rad)(见图4);摆杆2在X方向和Y方向的运动范围分别是(-0.02rad,0.02rad)和(-0.02rad0.03rad)。并且由于标定误差的存在，平衡位置稍微偏离零点，如XY平台X方向偏移平衡位置0.02m,Y方向偏移0.025m(见图3)，摆杆实际平衡中心也偏移零点(见图4)，但这不会影响系统的稳定性。
4 结论
平面二级倒立摆是一种极为复杂的倒立摆，系统共有2个输入，12个输出，为典型的多输入多输出系统。对平面二级倒立摆进行运动学和动力学分析，用系统综合误差和综合误差变化率作为输入变量设计模糊控制器,从而减少了模糊控制器的控制规则,使其控制功能的实现更加简单有效。设置了阈值调节量化因子，优化量化因子参数，使量化因子可在平衡点附近自动切换，提高了模糊控制器适应能力，改善了控制精度。仿真和实物控制实验证明了这种模糊控制算法可实现平面二级倒立摆系统的稳定控制。
参考文献
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创新大学二级管理运行机制 篇11
关键词：二级学院 管理 管理机制
近年来，各高校随着办学规模的扩大和教学改革的深入，学校管理工作的内容显著增多，工作量和工作难度大大增加，使各支队伍都面临人员不足的问题。为了保证教学质量，每年新进人员编制指标大多向教学第一线倾斜，从而使管理部门工作压力十分繁重。为此，各高校普遍推行和加强二级管理，将原来的系升格为二级学院，并纷纷进行内部管理机制改革，管理重心下移，校级管理由日常管理向指导、监控、检查、考核的职能转变，将日常管理的重心下移到基层院（系）身上[1]。但是，院（系）级教学单位由于管理者大多为专任教师兼职担任，专职管理人员一般只有2人～3人，同样面临着人手短缺的压力[2]。在这种情况下，院（系）级教学单位只有通过不断创新二级管理机制，加大管理改革力度，提高管理水平，才能克服人员不足的困难，保证高质量、高效率地完成教学、科研、服务社会和学生管理等各项工作任务。
大学二级学院承担着教学、科研、服务社会和学生管理等重要任务，而每一项工作都十分具体和繁杂，需要从始至终一步一步扎扎实实地去做。由于几乎所有的工作都与每一个人的切身利益息息相关，都需要全体师生员工的共同参与，因此，在院（系）级的管理过程中做到以人为本尤为重要。
多年来，北京农学院植物科学技术学院不断更新思想观念，积极探索管理创新，逐渐形成了具有鲜明特色的民主化、规范化、信息化管理机制，高质量、高水平地完成了各项管理工作，受到全校上下的一致认可。自2002年学院成立以来，在创新管理机制作用下，学院在教学、科研、服务社会等各个方面都取得了突出的成绩。学院现有四个本科专业，其中一个专业为国家级特色专业，两个专业为北京市级特色专业；现有一个北京市级优秀教学团队和两个北京市学术创新团队。学院曾被北京市总工会授予“北京市教育创新工程优秀集体”荣誉称号，获得北京市总工会颁发的“首都劳动奖状”；曾被北京市教育工会评为北京市学习型班组先进单位，北京市先进工会集体。学院党组织曾三次获得北京市先进基层党组织的荣誉称号。
以稳定为基础，构建民主化的管理机制
在工作压力增大、人手严重不足的情况下，更需要创建一个良好、和谐的工作环境，营造团结一心、积极向上的工作氛围，使每一个人都能身心愉悦地投入到工作之中，以保证各项工作高效率、高质量地开展。
院（系）级教学单位工作的核心是人才培养，而教师是人才培养工作的主体。为教师营造民主、平等、和谐的人文环境，可使教师心情愉悦，促进教师更加积极、主动地发挥育人的主导作用。多年来，学院始终把以人为本、和谐发展作为一切工作的出发点和落脚点，坚持公开、公平、公正的原则，做到各项工作计划透明、过程透明、结果透明。特别是广大教师关注的问题，更要增加其透明度。近年来，学院的民主管理主要体现在以下方面。
1.院务工作公开
二级学院的建设和发展与每位师生员工的个人利益息息相关。学院出台了《植物科学技术学院关于加强院务会工作透明度的决定》，实施了向全体教师公布《院务会会议纪要》和《院务会工作简报》的制度。将每一次院务会、教学指导委员会和学术委员会的会议纪要向全体教师公布，或者将一个阶段内几次会议的内容，以及领导班子所做的工作以《院务会工作简报》的形式向全院教师通报。这种院务公开制度的实施，拉近了学院领导班子与广大教师的距离，加深了相互间的理解和信任，增强了集体的凝聚力，有利于学院上下思想统一、步调一致、团结协作、积极配合，从而进一步促进各项工作的顺利开展。院务公开制度的实施，还加大了对领导班子的监督力度，促进领导不隐瞒事实、不回避问题、不推卸责任，有利于领导班子执行力的提高。
2.经费管理公开
2005年，学院依据学校财务管理有关规定出台了《关于院（系）级教学经费分配及使用与管理暂行办法》，明确了院（系）级经费的使用范围和管理流程，并实施了学院经费使用账务公开制度，使每笔经费的支出用途、支出金额和支出经办人都完全公开透明。2011年10月，学院自行开发的“经费管理系统”正式启用，使学院日常经费和项目经费的分配、使用登记和审批实行了网络化管理，有效地实现了经费管理的全程公开。
3.绩效津贴管理公开
绩效津贴的发放是教职工十分关注的问题，因此，绩效津贴管理必须十分严谨、规范。学院在绩效津贴管理上坚持做到“津贴分配原则人人知晓”“津贴计算过程人人明白”“各项数据来源清清楚楚”。绩效津贴分配方案广泛征求教职工意见，达成共识，形成文件；每年向教职工讲解津贴计算和发放的流程及细节，让大家做到心中有数；每月发放“岗位津贴条”，使详细信息一目了然，一旦发现有误，可及时更正。
以制度建设为抓手，构建规范化的管理机制
制度建设是规范化管理的核心，只有制度健全，并严格执行，才能使管理规范化真正落实到位。院（系）级管理制度的订立，应注重工作流程细节的可操作性，要强调具体化和明确性，同时，还要从实际出发，紧密结合自身发展需要，制定行之有效的管理措施。近年来，学院不断建立、健全和完善了一系列规章制度，包括行政管理、教学管理、科研管理、学生管理等，逐渐形成了制度化、规范化的良好管理氛围。院（系）级管理制度建设应坚持以下几个原则：
1.以稳定为前提
制度建设要有利于发展，更要有利于稳定。一个制度既不能一成不变，也不能频繁变更，应在一段时期内相对稳定。由于院（系）级管理制度往往是对校级管理制度的一种补充和细化，是针对一些十分具体的问题所规定的处理细则及实施办法，频繁修订或无原则地变更容易引起工作中的混乱甚至造成差错，会引起师生员工的不满。
2.以规范为核心
制度建设的核心是建立规范的工作秩序，形成良好的规范习惯，这取决于制度的严格执行。实践证明，只要始终坚持“按制度办事，就事不就人”的原则，一定会形成规范的工作秩序。例如，对发生教学过失或教学事故的教师除了给予通报批评、取消当年考核优秀和职称评聘资格外，还要扣发当月津贴500元；因私事未参加集体活动的，每次扣发津贴30元等。通过多年坚持严格执行规章制度，逐渐得到了广大教职工的认同，并形成了教职员工自觉遵守各项制度的良好习惯，保证了学院各项工作的有序开展。
3.以人为根本
制度建设要有利于调动全员的工作积极性，积极发挥每个人的主观能动性，这就一定要真正做到以人为根本。学院除了制定《大学生就业奖励办法》《为优秀学生提早配备专业导师的规定》《岗位津贴发放及考核办法——科研奖励》等以树立榜样、鼓励先进、引导广大师生积极进取为目的的文件以外，还制定了关心师生员工，体谅他们的需求，积极调动其工作积极性的一系列文件。例如，《经费分配及使用办法》中详细规定了将经费使用权限下放到教研室、实验室和办公室的经费分级管理制度；《学生选课有关规定》中详细规定了给予学生尽可能多的选择选修课的机会和充分下放自主选课权的有关规定等。实践证明，这一系列“以人为根本”的规章制度的严格、认真执行，极大地调动了全院师生的积极性。
4.以创新为理念
制度建设要以管理创新为指导，突出院（系）级管理特色。高校二级学院的管理创新重在改革不合理的、不规范的、不合时宜的制度；推出过去没想到的、没做到的、不完善的制度。“管理创新”在不同时期、不同阶段和不同历史背景下，甚至是因管理者的不同思想观念、管理理念和办事风格等因素呈现出不同的内容和形式。因此，“管理创新”是动态的、多元的、前进的，而不是一成不变的。例如，过去一段时期，学校的植物生产类专业按大类招生，学生入学后在上专业课之前要进行专业方向的划分，学院因此制定了《植物生产类专业学生自主选择专业方向的规定》；在大力推行学分制改革的时期，制定了《学生自主选课的规定》；在就业形势面临严峻困难时，制定了《就业工作奖励的制度》；在学生学风状况出现问题时，制定了《加强学生考勤工作的有关规定》等。
以信息化为手段，构建科学化的管理机制
众所周知，实施管理信息化是提高工作效率和工作质量的主要手段，是实现现代化、科学化管理的重要途径。在高校，建立信息化校园管理平台，实现行政办公信息化、教学管理信息化和科研管理信息化等已相当普遍，但院（系）级的信息化平台建设情况差异较大。大多数仅作为信息查询窗口和自我宣传阵地，而学院真正用来实施办公管理的却不多见。
学院自2005年起，紧密结合自身管理特点，积极建设院（系）级信息管理平台，努力向实现院（系）级管理信息化、办公无纸化的目标迈进。学院已建立了较为成熟的教学管理信息平台，初步建立了行政管理信息平台，并正在进一步完善科研管理信息平台。教学管理信息平台中的教学信息管理、教学计划和任务管理、教学评价和检查管理、专业实践课管理、毕业实习管理、毕业论文管理等，不仅为管理者和广大师生提供了工作上的方便，成为师生的好帮手、好助手，而且还进一步规范了每个教学环节的管理流程。行政管理信息平台中教师教学工作量管理、岗位津贴管理、经费收支管理等，不仅避免了繁琐复杂数据的人工运算可能出现的差错，而且也使每一个计算过程和运算结果都能公开透明。
各种信息平台的建立，基本上实现了无纸化办公，大大地降低了办公室工作人员的工作压力，显著提高了管理工作效率、工作质量和整体管理水平。院（系）级管理信息平台的建设应注重：
1.突出过程化
院（系）级管理信息系统与校级层面的信息系统的最大区别是更具有具体化、过程化的特点。例如，校级教务管理系统中只有各专业各学期的开课计划和教学日历，而在院（系）级管理信息系统中可以完成教研室主任对教学任务的分配；任课教师根据教研室主任下达的教学任务提交授课计划、实验计划、实习计划以及实验准备要求等；实验员按要求完成实验准备工作；学生按授课计划、实验计划和实习计划有计划地上课；教学督导员、教学管理者和教师可随时安排听课。又如，毕业论文管理，从教师拟题、学生选题，到学生提交论文综述、开题报告、毕业论文以及导师批阅，直至毕业论文答辩分组、答辩小组评分、论文评阅及评语、论文总评成绩统计等一系列环节都可通过院（系）级教学管理信息平台来实现。
2.突出规范化
院（系）级管理信息平台的建设首先要体现各个管理过程和工作流程的科学性、合理性和规范性，要依据学校和学院所制定的相关管理制度来进一步细化并加以落实。同时，还要注重数据报表格式上的规范、美观，尽可能使每一项工作从任务下达、过程实施，直到统计汇总、输出报表等都能按上级要求的标准去完成，从而实现整个管理过程高质量的无纸化办公。
3.突出个性化
院（系）级管理信息平台既然是围绕本院（系）各项工作来设计的工作流程平台，所以必须要紧密联系本院（系）工作实际，突出管理特色和管理创新，并随着院（系）管理改革的不断深入，不断地改进和完善，使其真正成为二级学院不可缺少的好助手，充分发挥它不可替代的作用。
4.突出人性化
信息平台就是为了人的操作使用而搭建的，没有人这个用户主体，就没有信息平台生存的必要。用户对平台使用的感觉是否顺手、是否方便、是否快捷等，都可能影响到使用效果和质量。例如，刚开始运行“授课计划填写”功能时，很多教师觉得要逐一填写每次授课的章节号、内容、班级及人数、地点、任课教师等，很繁琐，而且一旦出现一点差错，就要重新操作一遍。后来，学院对此进行了修改，简化了填写操作，减少了人工录入，增加了复制以往同门课程授课计划以及可以局部编辑修改的功能，给教师带来了很大的方便，受到教师一致好评。
综上所述，大学二级教学单位承担着科学化管理的重要使命，不断地探索、创新大学二级学院管理机制大有可为。随着形势的发展，还有许多工作需要不断地完善，不断地提升水平。
参考文献：
[1]卫金磊，陈迪. 院系级过程化教学管理系统的构建[J]. 中国教育信息化，2007，（4）：41-44.
[2]刘丽开，宋志卿，宋美华，朱军. 进一步增强二级学院积极性创造性的研究[J]. 中国轻工教育，2009，（增刊）：49-50.
（作者单位：北京农学院植物科学技术学院）
二级倒立摆的多模型自适应控制 篇12
现阶段一级倒立摆的控制算法已基本成熟, 而二级倒立摆的控制算法较复杂, 通常学校实验平台中只有线性控制算法, 为了丰富实验平台对二级倒立摆进行了二次开发, 也为学生们提供一个更加广阔的学习平台和更加丰富的实验素材。
本文将非线性系统划分成9个局部线性模型来逼近二级倒立摆实际运动状态, 采用多模自适应控制器与模糊T-S相结合的方法成功解决了二级倒立摆系统因多变量的存在而产生的“规则爆炸”问题, 并实现了二级倒立摆系统的仿真和实时控制。
2 二级倒立摆的数学模型
采用深圳市元创兴科技有限公司生产的直线二级倒立摆作为研究对象, 二级倒立摆的工作原理图如图1所示:
伺服电机自带光电码盘, 用来检测小车的位移信号和速度信号, 并反馈给伺服驱动器和运动控制卡;光电码盘2和光电码盘3分别检测摆杆1和摆杆2的角度和角速度信号, 并反馈给运动控制卡;脉冲信号通过伺服驱动器将弱电信号转化成强电信号并传送给伺服电机, 同时运动控制卡将读取的实时数据并转化成相应的控制量, 驱动电机带动小车运动。使系统达到小车在导轨上平稳运动且直立不倒。
二级倒立摆本身是一个不稳定系统, 根据运动学和力学的原理, 可得到二级倒立摆系统的数学模型[1]
二级倒立摆系统的状态方程:
式中, 二级倒立摆的各物理参数见表1所示:
3 控制器的设计
二级倒立摆系统本身具有6个状态变量, 若直接设计模糊控制器, 模糊推理规则将达到76=117649条, 导致“规则爆炸问题”的出现。本文采用模糊T-S仅需要9条模糊规则, 成功地避免了此类问题的发生。
3.1 多模自适应控制
在本设计中, 将二级倒立摆系统的输入空间划分成9个子空间, 每个子空间采用LQR的方法实现系统的反馈控制。每个系统的局部反馈增益矩阵为:
3.2 模糊T-S
在本设计中, 输入变量采用三角形的隶属函数, 输入变量采用3个模糊子集[N, Z, P]来描述。
θ1, θ2的输入隶属函数如图2所示
对应的模糊规则见表2所示:
当θ1, θ2在零点附近摆动时, 状态方程选择第一组数据, 模糊T-S[2]选择u=m1时, 反馈增益矩阵同时也选择第一组数据。当θ1, θ2改变时, 多模控制器进行自动调节使反馈增益矩阵与二级倒立摆的实时运动相对应, 保证二级倒立摆的稳定控制。
4 系统仿真
4.1 二级倒立摆的仿真图
在Matlab/Simlink/Fuzzy Logic Toolbox中选择Sugeno推理和三角形隶属函数来构造系统的模糊控制器, 搭建二级倒立摆系统的仿真结构图, 用S函数来编写二级倒立摆系统反馈增益矩阵。二级倒立摆系统仿真结构图如图3所示:
通过观察示波器可以得到系统的仿真图, 二级倒立摆系统仿真图如图4所示:
仿真曲线表明:将多模型控制器与模糊T-S相结合的方法应用于二级倒立摆中, 多模型自适应控制的仿真曲线在3s以后小车位移和速度、两摆杆角度和角速度都趋于稳定, 其仿真曲线波动较小, 并且能在很短的时间内达到稳定。
多模自适应控制与模糊T-S相结合的方式, 减少了模糊控制器输入变量的维数, 进而成功解决了因多变量的存在而造成的“规则爆炸”问题。同时也确保了整个系统在较大控制范围内的稳定。
4.2 VC环境下二级倒立摆的实验结果
在VC语言环境下进行系统的编程, 通过搭建多模型控制和模糊T-S相结合的控制系统模块, 得到实时控制曲线。二级倒立摆系统的实时控制曲线如图5所示:
实时控制曲线表明:当系统稳定时, 小车带动两摆杆在导轨上做往返运动, 多模型控制与模糊T-S相结合的控制方法使二级倒立摆仿真控制曲线与实时控制曲线几乎处于同一条直线。
5 结论
二级倒立摆是一个六入一出的系统, 具有多变量、非线性、强耦合、绝对不稳定的特性。本文把多模型自适应控制与模糊T-S相结合的方法应用于倒立摆中, 成功实现了系统的仿真和实时控制, 减少了输入变量的维数, 成功解决了“规则爆炸”问题。降低了模糊控制规则的制定难度, 提高系统的稳定性, 使二级倒立摆系统更容易控制。
摘要：倒立摆是机器人控制、航空技术研究的典型对象, 为教学和科研提供主要平台。通常二级倒立摆建模是将系统进行线性化处理, 忽略了两个摆角的角度对系统的影响。但实际上, 二级倒立摆是一个非线性系统, 角度会对整个系统的稳定性产生直接的影响。当两摆角的角度发生变化时, 多模自适应控制器会根据二级倒立摆的运动状态自动切换, 使得二级倒立摆的实际运动状态与此时的反馈增益矩阵K相对应。从二级倒立摆的实际运动状态出发, 将二级倒立摆系统的输入空间划分成9个局部子空间, 通过模糊T-S来选取与子空间相对应的状态方程, 使系统的运动状态更加逼近于它的动态性能。使用多模型自适应控制器实现二级倒立摆系统的仿真和实时控制比LQR控制更加精准。采用较少的规则就能成功解决Mamdani型模糊因变量过多而产生的“规则爆炸问题”。
关键词：二级倒立摆,多模型控制,自适应控制,模糊T-S
参考文献
[1]李晓理, 王伟, 孙维.多模型自适应控制[M].控制与决策2000:390-393.