控制单机

2024-07-01

控制单机（精选10篇）

控制单机篇1

秦皇岛港煤四期扩容设备中的取料机、装船机均使用西门子变频器控制单机进行回转、走行和俯仰等动作, 变频器通过Profibus DP网络和PLC通信。若DP网络故障, 则整台单机设备将瘫痪, 与其在同一及相邻轨道的设备也会受到影响而无法正常作业, 而且通常DP网络的故障处理需要较长时间, 对生产影响较大。为此, 可启用变频器手动控制功能, 当某台单机出现DP网络故障时, 维修人员手动控制变频器, 将设备转移到不影响其他设备工作的位置, 确保生产继续进行, 将故障产生的损失减小至最少。下面以西门子6SE7031变频器为例, 介绍实现手动控制变频器的主要步骤。

(1) 参数设定: (1) P590=1 (变频器第二组参数有效) ; (2) P554.2=5 (使能变频器控制面板的“开始”和“停止”按钮) ; (3) P571.2=6, P572.2=7 (分别使能变频器控制面板的“正转”和“反转”按钮) ; (4) P573.2=8, P574.2=9 (分别使能变频器控制面板的“频率增加”和“频率减小”按钮) ; (5) P443.2=58 (使能变频器的主给定由控制面板输入) 。

(2) 手动控制变频器做某个动作时, 一定要解除与该动作有关的所有联锁保护。如手动控制取料机走行动作, 一定要将锚定器、夹轨器、走行电机制动器全部手动打开。而且手动控制变频器动作时, 一定要有人员做好监护, 确保动作过程中不发生危险。

(3) 手动控制变频器工作完成后 (恢复DP网络通信前) , 应恢复 (2) 中各种联锁保护, 设定P590=0 (投入变频器正常工作时的第一组参数) 。以后若再手动控制变频器, 只需将P590设为1即可。

手机游戏：网游or单机？篇2

2013手机游戏大热，这已成为了一个不争的事实，一直以来PC单机游戏或主机游戏的盈利模式仍停留在卖拷贝、卖游戏周边阶段，而在手机上已经从最初的付费下载演化为以道具收费，之后道具收费逐渐成为国内单机手游主流的盈利模式。手机单机游戏的代表《捕鱼达人2》在去年10月份就达到1000万人民币，2013年2月份已经突破3000万。《保卫萝卜》、《找你妹》、《布丁怪兽》等单机游戏则通过新颖的玩法走出了自己的盈利之路。

2013年手机网游竞争将呈现白热化态势，手机网游可谓一片红海。手机游戏开发商又将何去何从，是扎堆手机网游，还是押注单机游戏？辉悦天成CEO安锐铮认为，目前90%的安卓游戏都是单机游戏，而且大部分用户选择单机游戏，所以每个渠道都只推手机网游，每个市场上的推荐位都是同样的内容，那么用户就没有新鲜感，渠道就会失去平台的价值。所以，要给单机游戏机会，让单机游戏赚钱。这就需要变现行的手机网游在单机游戏中做交叉推广，或者在单机游戏埋手机网游的礼包，奖励单机玩家。这样单机游戏和网络游戏都能有曝光的机会，这样才是健康的游戏生态。

从竞争的角度来看，手机网游的排他性比较高，玩家通常不会同时玩多款网游，但会同时玩多款单机游戏，单机游戏的排他性较弱。这也是从用户角度来看，手机网游竞争白热化的原因之一。

从用户付费行为看，手机网游ARPU值高，付费频率低于单机，偏向核心玩家，下载量偏低，单个玩家创造价值高，主要依赖巨头人民币玩家，风险比较高，并且游戏需要频繁更新。单机游戏ARPU值低，但付费频率高，覆盖人群广，下载量大，风险比较低，游戏更新周期性强，容易形成更正向的付费生态链。

对于生命周期，手机网游可以通过更新持续吸引玩家对一款网游投入时间和金钱。而单机游戏的生命周期相对较短，玩家通关之后就会转向下一个游戏。为了留住用户，单机游戏后续产品的推出至关重要，在一款游戏生命周期结束后，将用户导入另一款游戏。《愤怒的小鸟》在这方面就遇到了问题，在众多小鸟系列推出之后，《神奇的阿力》，甚至相同角色的《捣蛋猪》等同门产品都没有成功留住小鸟用户。《神庙逃亡2》则做的比较好，通过游戏角色和场景的变化，以及更具魅力的玩法，成功吸引了《神庙逃亡》老用户，将这款产品生命周期延长。

面对破解和盗版等问题，单机游戏需要向手机网游学习。在很多安卓游戏论坛中，我们就经常可以看到知名的手机游戏无限量金币等热帖。单机游戏关键的数据，例如金币和道具等，可以像网游一样必须通过服务器获取，从而避免被破解无限量金币和装备随便玩的问题。网游的政策风险在PC端已经有了前车之鉴。虽然目前在手机网游上还没有严格的政策监管，但随着2013年手机网游的爆发，必将引起政府部门的关注，一旦被央视等大众媒体曝光，必将对手机网游开发商进行准入门槛限制，那时将会有大量的网游厂商关闭。而单机游戏多以新奇的玩法取胜，很少会出现负面的社会效应。

无论是手机网游，还是单机游戏，随着2013年手机游戏的爆发，竞争的白热化，必将出现游戏多、推广渠道有限的局面。对于这个问题，开发者可以利用安卓游戏助手的打包工具，将系列游戏甚至品牌游戏厂商的不同游戏分别达成一个包形成游戏合集让用户一键安装。

单机架可逆冷轧机自动控制系统篇3

随着我国经济的迅速发展,对冷轧窄带钢的需求越来越大,质量要求也越来越高[1]。据资料显示,我国目前冷轧窄带钢生产能力过剩,但是高精度产品依然供不应求。

新余钢铁公司特殊钢分公司冷轧带钢厂采用的四辊冷轧机大都是20世纪六七十年代的装备水平,产品质量较差。为了提高带钢产品的市场竞争力,该公司决定在2007年新上一套450 mm单机架可逆四辊冷轧机,控制系统采用西门子S7-400系列PLC和FM458功能模块,传动系统采用西门子6RA70系列直流调速装置,网络通信系统采用Profibus-DP现场总线和工业以太网。本文主要介绍该轧机的自动控制系统及实际应用情况。

1系统硬件和传感器配置

1.1系统和网络配置

控制系统采用西门子公司S7-400 PLC加FM458功能模块结构实现轧机主要设备控制。S7-400主要完成主令速度控制、张力控制和系统逻辑控制等,FM458具有非常高的运算处理速度,主要完成液压系统自动控制和自动厚度控制,S7-400 CPU与FM458通过机架总线进行快速数据通信。S7-300主要完成AGC液压站、辅助液压站和工艺润滑站控制,S7-300 CPU与S7-400 CPU之间采用Profibus-DP现场总线主从通信方式。系统硬件配置和网络结构如图1所示。

1.2仪表及传感器配置

准确检测轧制过程中系统的各种变量,是提高轧机控制精度和产品质量的前提,本系统采用了大量高精度的检测设备,以满足轧机控制的需求。

轧机上安装的传感器如表1所示。

2 液压缸自动控制(HCC)

液压缸自动控制(HCC)指液压缸的位置闭环控制(HAPC)、压力闭环控制(HAFC)和相关的逻辑控制。图2为单侧HAPC和HAFC的工作原理。

伺服阀流量不仅受控制电流影响,而且与阀口两侧压力差有关,具有变增益特性,不利于参数整定。为改善控制系统性能,加入了非线性补偿环节。流量非线性补偿分为上行和下行两种情况:

上行时液压缸出油,压力差 ΔP=P

下行时液压缸进油,压力差 ΔP=PS-P

式中,P为液压缸无杆腔内油压;PS为系统油源压力。

变增益系数

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式中,Kn为标称增益。

采用位置闭环控制方式时,预设位置基准、AGC调节量和手动位置调节量之和作为位置基准,并与液压缸实际位置相比较,偏差值与变增益系数KP相乘后送入位置控制器。位置控制器的输出值与轧制力控制器的输出值比较,将二者之中较小的作为给定值输出到隔离转换器,进而驱动伺服阀,控制液压缸的动作以消除位置偏差。此时,将轧制力限幅值作为轧制力基准,当轧制力接近限幅值时限制液压缸动作,作为位置闭环下限制轧制力、保护液压缸及其他设备的一个环节,保证轧制过程正常进行[2]。轧制力闭环和位置闭环的工作原理大致相同。在轧制过程中,可以实现位置闭环与轧制力闭环的无扰切换。

3 厚度自动控制(AGC)

为了消除各种原因造成的厚差,运用轧制时的弹塑性曲线,可采用前馈AGC、反馈AGC、压力AGC等各种不同的厚度控制方法[3,4]。该轧机机架前后各配有一个接触式测厚仪,采用前馈加Smith预估监控的厚度自动控制方式,在轧线速度升降时给出相应的辊缝补偿量。

3.1 前馈AGC

采用传统的前馈厚度控制方法时,

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式中,ΔS为辊缝调节量;KM为轧机刚度;Q为轧件塑性系数;Δh为出口厚度偏差;ΔH为入口厚度偏差。

由于该轧机来料厚度波动较大,因此如果以设定来料厚度作为厚度基准,则会产生波动较大的辊缝调节量,在实际应用中对厚度控制产生不利影响。因而对来料分段跟踪一定长度,取各段来料的平均厚度,经自学习后作为厚度基准。这样只利用前馈厚度控制系统消除尖峰性的厚度波动,而趋势性的厚度变化由监控厚度控制系统来消除。来料厚度基准为Href为:

Href=θH1+(1-θ)H2 (3)

式中,H1,H2为当前段和上一段平均厚度;θ为自学习系数。

3.2 Smith预估监控AGC

测厚仪一般安装在离辊缝较远的地方,使得整个厚度控制系统有一定时间τ的纯滞后。为了改善纯滞后对象的控制质量,参考文献[5]引入一个与对象并联的补偿器,即所谓Smith预估器,同时引入分段样本概念,将出口带钢按长度分段,计算每一段长度的平均厚度和辊缝调节量。图3为带Smith补偿的积分监控AGC控制系统方框图。

H′(s)—设定厚度的拉氏变换;ΔH(s)—出口厚度偏差的拉氏变换;ΔHτ(s)—系统理论偏差的拉氏变换;PG—积分控制放大系数;ΔS(s)—辊缝调节量的拉氏变换;τ—系统滞后周期数;H(s)出口实际厚度的拉氏变换; Hτ(s)—Smith预补偿输出的拉氏变换

积分控制器的输入为:

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又undefined

从而可以得到:

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将式(5)离散化,并整理得到监控AGC积分调节器的控制率为:

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式中,ΔS(i)为第i周期辊缝调节量;undefined为控制系统消差率;i为当前周期数;Δh(i)为第i周期出口厚度偏差;Ka为常数。

3.3加减速厚度补偿控制

当轧制速度变化时,轧辊和带钢之间的摩擦系数、变形抗力和轴承油膜厚度都会发生变化,从而影响轧制力和压下量。为了减小速度变化对出口厚度的影响,当速度大于低速基准v1时,在设定速度增减时对辊缝做出相应调节。

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式中,undefined为速度变化(v)对轧制力(F)的影响系数。

4卷取张力控制

控制卷取张力,实际就是通过限制电机电流控制卷取电机的转矩。该卷取系统采用最大转矩递变张力控制方式[5],如图4所示张力T随带钢卷径D按一定斜度变化。

电机转矩M=MF+MD+MB+MM

式中,MF为张力转矩;MD为加减速动态转矩;MB为弯曲转矩;MM为机械摩擦转矩。

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式中,n为转速;GDundefined为系统飞轮矩;GD2C为带钢飞轮矩;ρ为带钢密度;W为带钢宽度;h为带钢厚度;δy为带钢屈服强度。

T0—最大张力;α—张力递变系数;D0—卷筒卷径;D1— 递变开始卷径;D2—递变结束卷径

产生转矩M需要的电流为:

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式中,KT为转矩电流系数;i1为传动比;ϕ为磁场弱磁系数。

5使用效果

该控制系统2007年7月在450 mm单机架可逆式冷轧机上投入使用。在来料既有很大整体趋势性厚度偏差,又有很大高频厚度波动的情况下,经三道轧制之后,成品相对厚度精度能够控制在±1%之内,优于设计要求的±1.5%。

参考文献

[1]冯培德.我国窄带钢生产现状及发展设想[J].钢铁,1994,29(2):75-80.FENG Pei-de.Present status of narrowstrip production inChina and some ideas for its development[J].Iron andSteel,1994,29(2):75-80.

[2]张殿华,王君,李建平.首钢中厚板轧机AGC计算机控制系统[J].轧钢,2001,18(1):51-55.ZHANG Dian-hua,WANG Jun,LI Jian-ping,et al.TheAGC computer control system of a plate rolling mill[J].Steel Rolling,2001,18(1):51-55.

[3]丁修堃.轧制过程自动化[M].2版.北京:冶金工业出版社,2005.

[4]Y Okamura,I Hoshino.State feedback control of the stripsteering for aluminum hot rolling mills[J].Control Engi-neering Practice,1997,5(8):1 035-1 042.

控制单机篇4

关键词：VMware；虚拟机；网络实验；虚拟网络

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)17-31307-02

On the Basis of the Realization of the Fictitious Network Experiment Platform of the Unit

SHEN Jia

(Jinling Institute of Technology, Nanjing 210001, China)

Abstract:In order to solve the contradiction between the effectiveness of student's network experiment and stability of the laboratory safety management, introduce VMware, thus realize the experiment platform of fictitious network on the unit, improves the classroom result of experiment teaching of network

Key words:VMware; virtual machine; network experiment; virtual network

1 引言

随着学校的办学规模的不断扩大，网络技术的快速发展，目前许多高校的计算机网络实验环境已经不能满足学生的网络实验的需求，许多网络实验比如简单的局域网组网实验，至少要求学校为每组学生配备两台PC，一台交换机，这对于学校来说是一笔不小的投资，所以目前许多高校只能停留在老师一边讲理论知识，一边用陈旧的可数的网络设备来给学生演示实验，学生只能被动的接受一些抽象的名词：活动目录、域等，上课效果可想而知，学生的动手能力也得不到锻炼，再加上多数高校的实验室都安装了还原卡，虽然方便了实验室管理人员，但也给学生做实验带来了很大的限制，比如格式化硬盘、安装Windows 2000 server OS这些组网实验的基本要求都不能让学生进行操练。这些问题也存在于我们学校，为了能够解决学生网络实验的可操作性和实验室安全管理的稳定性之间的矛盾，本文介绍一个即经济又有效可行的方法，是给实验室的每台学生机装上虚拟机软件，通过虚拟机软件搭建出虚拟网络实验环境。

在网络方向的课程中，要涉及到的网络相关实验如下图：

我们将通过虚拟机软件在单机上搭建网络平台实现上述所有的实验，即降低了实验成本，又帮助学生获得现实网络环境在中多点之间关系的直接概念和网络现象，完成各种网络操作和管理的学习任务。

术语：

主机：就是安装虚拟机和模拟器软件的真实存在的物理机；虚拟机：就是通过虚拟机软件创建的虚拟机器。

2 虚拟机软件介绍

常见虚拟机软件有virtual pc和VMware，两者各有千秋，但笔者更青睐于VMware，因为VMware拥有比virtual pc更强大的网络功能，所以如果仅仅只是为了完成基础类的计算机组装实验，用virtual pc就可以满足了，如果要搭建更强大的网络环境，还是选择VMware软件。本文主要以VMware为主。VMware 通过将主机（真实的pc）上的硬盘和内存的一部分拿来虚拟成一台或多台计算机，即虚拟机VM（virtual machine），它拥有独立的CMOS、硬盘，可以像主机一样运行分区、格式化、安装系统和应用软件；而虚拟机只是以一个文件的形式存储于主机上，对虚拟机进行的任何操作对于主机来说，没有任何影响。

采用Vmware创建虚拟机具有如下特点：

(1)VMware产生的虚拟机镜象可以随便克隆，而且可以应用在不同的物理机上。

(2)不需要重新分区或重新启动，就能在同一台PC机上同时使用至少两种以上的OS。不同OS运行期间，可以随时进行切换，就跟Windows窗口一样。而且你某个虚拟机OS崩溃了，对主机操作系统一点影响都没有。

(3)在虚拟机上安装同一种操作系统的另一发行版，不需要重新对硬盘进行分区，比如，你可以在Red Hat Linux的一个目录下，安装Turbo Linux 或者其它的Linux版本，而不需要重新分区。

(4)虚拟机之间支持TCP/IP、Novell Netware以及Microsoft网络虚拟网络；各个虚拟机之间是相互独立的，而且可以随时改变各虚拟机的环境参数：内存大小、网卡个数、CUP个数等等

3 创建虚拟机及虚拟网络原理

3.1 创建虚拟机

在主机上安装VMware workstation软件，然后创建虚拟机，一般有两种方式：(1)利用向导进行创建; (2)利用已制作好的虚拟机文件进行克隆创建。因为在虚拟机上安装OS，速度会比在真实的机器上慢，所以一般在实际教学中，老师事先按照向导创建虚拟机，创建出安装不同的OS的虚拟机，然后备份虚拟机文件，学生可以通过镜像文件快速克隆虚拟机，这样就事半功倍。

3.1.1 虚拟网络原理

VMware提供了一些虚拟设备和用这些设备联网的方法，理解这些设备和联网原理就可以组建不同的的网络。

(1)虚拟网络设备

虚拟网卡：创建好虚拟机后，虚拟机会默认安装AMD PCNET family PCI Ethernet Adapter网卡，一般虚拟机可以安装三块网卡。每块网卡有四种可选网络方式：桥接、仅主机、网络地址翻译和自定义。

虚拟交换机：VMware提供了10个虚拟网络设备：Vmnet0-9，这些设备可以充当交换机。

3.1.2 联网方式

(1)ridged（桥接）方式

选择这种方式后，虚拟机自动会加入到Vmnet0交换机中，只要将虚拟机设置为和主机同样网段的IP地址，在真实的网络中，虚拟机就和主机拥有同样的地位。虚拟机可以访问真实网络中其他共享资源。但前提是主机要插有网线，否则无法选种该方式。

一旦选择该模式，那么你的虚拟机将暴露在充满病毒和危险的真实网络中，所以建议选择该模式时先给虚拟机装好补丁以及杀毒软件，并向管理员申请有效的IP地址，注意不要和其他主机IP地址冲突。

(2)HOST-ONLY（仅主机）方式

选择该方式后，会自动于Vmnet1交换机进行连接，将产生隔离其他网络的独立网络，只有主机和虚拟网络内的虚拟机可以通信。在不需要上外网的情况，只是用于网络实验时，建议采用这种方式。

(3)NAT（网络地址翻译）方式

如果主机可以连接到外网，但是我们在外网上无法为虚拟机获得一个IP地址，我们可以采用该种模式。

4 基于单机的虚拟网络实验平台的实现步骤

(1)实验室的软、硬件的准备：安装VMwareworkstation的基本配置为：CPU主频不低于266MHZ、内存最小为128MB、硬盘不小于600MB的空间。但为了达到更好的实验效果，建议内存加至1GB，这样可以达到同时运行5个虚拟机。

(2)安装VMware workstation软件，创建多个安装不同OS的虚拟机，为了加强显示效果，建议，安装好OS后，请安装VMware－tools.exe。

(3)根据拓扑图创建虚拟网络，并规划好IP地址，再进行虚拟网络配置。

(4)学生进行网络实验：子网划分、组建对等网、组建域网络、TCP/IP协议测试、路由器配置、代理服务器共享上网、FTP、Web服务器建立等等。

5 基于单机的虚拟网络实验平台的模板

为了便于学生的上机进行网络操作，节省任课老师的时间，可以将常见的虚拟实验环境平台模板搭建好，并将相关参数说明一下，上传到实验室服务器中供学生下载做实验。

如下图所示：PCm（m=1、2、3…）表示实验室任何一台学生机；VPC-N（N=1、2、3…）表示在学生机上虚拟出来的客户机；NIC表示学生机的物理网卡；VNIC表示虚拟机上虚拟出来的网卡。

(1)选取任意一台学生机PCm，安装VMware workstation软件，并虚拟出5台VPC，分别为VPC1~VPC5；

(2)分别为VPC1安装操作系统WIN2000 SERVER，然后根据VPC1克隆出VPC2、VPC3和VPC4，给VPC5安装WIN2000 Professional，其中，为VPC1和VPC4安装两块虚拟网卡；

(3)在该拓扑中，其中，连接VMnet0的为桥接网络1、连接VMnet2的为网络2；连接VMnet3的为网络3；学生机可以通过网关上外网，现在我们根据拓扑图给VPC进行网络IP地址划分。

主机的IP地址为192.168.1.2，子网掩码为255.255.255.0，网关为192.168.1.1；

VPC1有两块网卡，其中一块与VMnet0相连，采用桥接网络模式，那么给VPC1的VNIC1分配（192.168.1.0）段的一个有效的IP地址。

VPC1的VNIC2、VPC2、VPC3和VPC4中的VNIC1处于同一网络VMnet3交换机的网络2，给分配一个内部私有地址为（192.168.2.0）段的地址；

VPC5分配的内部私有地址为（192.168.3.0）段的地址，并通过启用VPC4的路由功能与其他机器通信。

模型拓扑图：

(4)进行网络配置，因为VPC1暴露在危险的真实网络中，所以必须给VPC设置防火墙，安装杀毒软件；将VPC2安装成（xuni.jit.net）域控制器；在VPC3上架设WEB服务器和FTP服务器以及邮件服务器；最后启用VPC4的路由功能，将VPC5的网关设置为VPC4的VNIC2的IP地址，访问网络2。

以上是一个简单的虚拟网络模板制作样例，经过实践，通过引入虚拟机，可完成除了网络硬件安装和传输媒体连接的其他几乎所有的局域网实验。这积大的提高了学生的学习积极性和自主性，而且学生任何破坏性的操作对与实验室的机器来说并没有影响，所以有效的缓解了两者的矛盾。所以虚拟机技术值得各高校推广使用。

6 结束语

实现单机虚拟网络实验环境的平台，关键是掌握VMware中的网络方式及原理，同时要具备一定的网络知识。总之，该虚拟平台，具有与真实网络环境下的一切特征，与真实网络相比，具有成本低、效果好、易使用、实用性强的特点。学生可以在该平台中学习和掌握各种网络知识，培养网络技能。

参考文献：

[1] 江平. 虚拟机及其在计算机教学中的应用. 四川工程职业技术学院学报,2006/05.

[2] 崔雅娟. 基于VMware的路由器虚拟环境架构的实现. 计算机教育,2005/11.

控制单机篇5

关键词：PLC,程序设计,梯形图

0 引言

系统选用一块CPU315-2DP模块作为处理器, 完成整个机组的信息采集与逻辑控制。S7-300 PLC通过Profibus-Dp总线与调速系统 (6RA70) 以及远程I/O设备 (ET200M) 连接形成分布式控制结构, 使得整个系统配置简单、可靠、实用, 便于调试和维护。自动化系统由三部分组成, 分别为PLC控制、机架控制、HMI。重点介绍PLC控制, 其主要完成的功能有设备机组的逻辑控制、张力控制、机组速度主令控制等。程序通过STEP7编程软件以梯形图形式编写。

1 冷轧机组PLC程序设计

控制系统软件是Siemens公司的STEP7, 通过它可以对PLC系统的硬件和网络进行组态, 编辑、上传、下载用户程序, 在线监测、调试、修改程序, 并可对程序运行调试过程中出现的警告信息和故障进行在线诊断。控制系统为分布式控制系统, PLC作为主站, 调速系统与远程I/O为从站, 信息通过PROFIBUS-DP网传输。

1.1 PLC硬件组态

硬件组态通过STEP7的子模块完成, 主要步骤:

(1) 组态PLC机架。从硬件目录中选取和实际硬件相符合的CPU以及数字量与模拟量模块放入主机架相应的槽位中, 设置CPU的相应属性, 如循环扫描监视时间、启动特性、定时中断时间等, 设置各信号模块 (AI, AO, DI, DO) 以及通信模块的I/O通道基地址。

(2) 组态Profibus-DP网络。设置现场总线的网络类别为DP以及总线的传输速率1.5Mbps, 将各DP从站 (调速器分布式I/O) 挂接到总线上, 为每个从站分配唯一的站地址, 确定每个DP从站的PPO类型以及I/O通道所占用的字节数以及基地址。

(3) 编译并下载硬件组态。当所有硬件组态完毕, 编译检查无误下载到PLC的CPU模块中后, 硬件组态完成。

1.2 总体程序结构

PLC主流程主要包括机组部分和压下部分。机组部分所涉及的范围较广, 要同时考虑液压泵、润滑泵等。在机组单动的时候, 主传动电机与辊道电机相互独立, 均由PLC控制。在机组连动时, 正常启动其他外部设备后, PLC向主电机控制单元发送运行信号, 接收到该信号后, 主控单元开始检测内部装置, 在检测完电枢、内部风机、水泵等各状态正常后向PLC发出主电机正常信号, PLC接收到主电机发出的正常信号, 同时检测到辊道、液压泵、润滑泵等设备正常后便向主传动电机、辊道电机发出允许运行信号。压下部分主要指压下电机调整压下辊的辊缝, 辊缝的大小直接影响加工的精度, 它与机组部分相互独立。

2 PLC控制方法

板带材轧制的主要环节集中在左卷取机、主轧机、右卷取机, 轧制过程控制颇为复杂, 包括机组速度主令控制、张力控制、液压辊缝控制、串辊和弯辊控制等。

2.1 轧机速度控制

速度设定是在上位机进行, 通过以太网传递给PLC, PLC再分别传送到各个传动系统。速度设定是以主机架为线速度基准, 通过设定工作辊的直径与减速箱的减速比, 分别给出上下辊的转速给定值。根据控制功能, 速度设定有正反向点动设定, 用于故障处理;穿带速度设定, 用于生产前轧机穿带;重卷速度设定, 用于轧制后分卷;轧线速度设定, 用于正常轧制情况。

2.2 轧机张力控制

在生产过程中, 如果带钢张力不稳定, 将影响带钢厚度控制的精度, 同时还容易造成断带、折叠、跑偏等故障。系统采用间接张力控制, 通过对卷取机电流的检测来间接计算带钢张力。PLC根据设定的张力值和机械设备的参数换算为电动机转矩值, 并将此转矩设定值下达给全数字直流调速装置, 由传动装置自动完成电动机转矩的循环控制。

3 程序设计

(1) 主轧机线速度求取, 其梯形图程序如图1所示, 用来计算主轧机的线速度。

(2) 左卷取机速度求取, 其梯形图如图2所示。根据轧制过程中主轧机与卷取机线速度相等的原理, 可求出左卷取机的速度;右卷取机的转速求取与之类似。

(3) 主轧机的速度给定。主轧机的速度给定是根据轧制表确定的, 预设定的速度通过上位机传给PLC, 再由PLC通过总线传递给调速装置。此处调用了西门子库中的模拟量输出转换功能块FC106, 进行主机速度的给定。

(4) 左卷取机速度给定。在机组联动情况下, 卷取机的速度以主轧机的速度为基准进行调整。在板带材的轧制过程中, 在左卷取机和右卷取机之间要保持一定的张力并且保持稳定, 所以张力的控制是一个动态的过程。采用FC105模块, 其输入为张力的反馈值, 输出为0~100之间的一个标定值, 用作动态张力控制模块的参数。FB41模块为西门子的PID调节模块, 用来实现张力的调节。

(5) 报警时系统检测。传感器为电流2线传感器, 程卡设置为4~20m A, FC105模块将模拟量输入模块传送来的一个整数转化为4~20之间的一个数, 通过减法和乘法运算转化为实际的工程值温度, 根据比较指令, 当温度大于设定值时, 输出为1, 通过一个数字量输出口驱动报警灯使之点亮。

4 结语

基于西门子PLC的可逆冷轧机电气控制系统具有可靠性高、安装简单, 便于维修的特点, 对轧钢企业提升带钢产品质量具有重要意义。

参考文献

[1]王金涛.六辊冷轧机液压系统设计及动态仿真研究[D].重庆:重庆大学, 2008

[2]刘芳.冷轧机智能故障诊断系统研究[D].沈阳:东北大学, 2013

[3]王娜伟.1370冷轧机厚控系统辨识与自校正控制研究[D].秦皇岛:燕山大学, 2005

单机无穷大电力系统的动态面控制篇6

电力系统是一种非常复杂的非线性动态大系统。电力系统的可靠性和稳定性问题至关重要,提供优质的电能对国民经济和人民的生活水平的提高有着极为重要的作用和意义[1]。

电力系统稳定性是指系统运行在正常条件下的平衡状态时遭受干扰后能够恢复到可以容许的平衡状态的特性[2]。为提高电力系统的稳定性,除了对电网进行合理的规划、建设和采取紧急措施之外,最主要的就是采取有效的控制手段。

半个多世纪以来,人们为了改进与发展电力系统控制技术,进行了大量的研究工作[3]。近十几年来,backstepping方法作为一种非线性控制的设计工具,受到许多学者的极大关注,该方法直接在非线性系统的基础上设计控制器[4]。文献[5]针对含有未知参数的励磁系统,基于递推方法构造出全系统的Lyapunov函数,进而设计出自适应控制器。然而,backstepping算法存在一个缺点,随着系统的阶次的增加,控制器的复杂性急剧增加,易造成控制量的爆炸。

多面滑模控制方法在解决项数膨胀问题上得到了较多的关注和研究,文献[6]把基于逐步递推方法的多滑模(MSS)鲁棒自适应控制方法应用到电液伺服系统的位置跟踪控制中,以消除不确定性对系统控制性能的影响。然而,引入滑模控制后,如何很好的消除抖振就成了研究人员的一大难题。

针对以上backstepping算法和多滑模设计方法存在的问题,Song[7,8],Swaroop[9,10]提出了一种“动态面”控制技术,其核心是在每一步使用一阶积分滤波器来估计虚拟控制输入的导数,既避免了系统的项数膨胀问题,又对可能包含传感器噪声的输入信号进行了过滤,改善了系统的动态特性[11]。然而,系统要获得良好的稳定性,滤波器的采样时间应越小越好,但受到实际物理系统的限制,采样时间不可能取得任意的小,因此如何选择动态面参数和滤波器时间常数对系统的稳定性至关重要。

本文在文献[6-8]基础上设计单机无穷大电力系统的控制器,通过进一步研究电力系统的动态误差方程,计算二次方李亚普诺夫函数得出单机无穷大电力系统稳定性定理,根据该稳定性定理分析如何选择系统动态面增益和滤波时间常数,保证系统获得更好的稳定性能。

1 单机无穷大系统模型

具有励磁控制的单机无穷大母线系统模型(SMIB),其结构如图1所示。

设计之前做以下假设:

1)同步发电机使用静止可控硅快速励磁方式,即励磁机时间常数为零;

2)同步发电机的机械功率在暂态过程中始终保持不变;

3)不考虑发电机的顺变凸极效应。

基于如上假设可得电机无穷大励磁系统的三阶数学模型如下:

这里w为发电机相对转速,并有w=ω-ω0,w0=0时有ω=ω0,其中ω为发电机角速度,ω0=2πf;δ为发电机转子运行角;PM为原动机输出的机械功率;PL为发电机电磁功率;H为发电机转子的转动惯量;为发电机暂态电抗之和,其中,x'd,xT,xL分别为发电机轴暂态电抗、变压器电抗及输电线路等值电抗;Td0和T'd0分别励磁绕组及定子绕组闭路时励磁绕组的时间常数;D和E'q分别为发电机阻尼系数和发电机q轴暂态电势;Vs为无穷大母线电压,Vs=1p.μ.;Vf是励磁绕组电压,设为控制变量。其他无特殊说明的单位均为标幺值。

通常情况下,E'q无法直接测量,为了状态反馈能测,并且更好地抑制发电机和总线之间的功率振荡问题,引入活动功率PL。振荡过程中发电机和总线之间通过传输线交换的振荡能量表示为ΔPL,对活动功率PL求微分,可以得到:

因此,我们可以得到电力系统非线性模型:

对系统方程式(4)进行坐标变换,令:

其中δ0,w0分别为对应状态变量δ,w的初始值,并且w0=0;PM为恒定的输入机械功率。并定义

,则系统模型可简化化为:

本文的目的就是设计连续状态反馈励磁控制器Vf,以调节发电机转子运行角δ、发电机角速度ω以及发电机电磁功率PL至稳态运行点的某个领域,借助动态面控制方法,可以将上述问题简化为非线性系统方程式(6)的跟踪误差在原点的稳定问题。

2 单机无穷大系统动态面控制器设计

针对非线性系统方程式(6)进行动态面控制器设计:

1)定义第1个动态面S1=x1-x1d,其中x1d为跟踪期望轨迹,动态面函数S1实质是跟踪期望轨迹x1d的误差,因本文研究非线性系统方程式(6)的跟踪误差在原点的稳定问题,因此令x1d=0,则S1的动态方程为:

为使S1→0,将x2看作是虚拟控制,取虚拟控制变量,其中a1为调节镇定控制器的参数,将2通过时间常数为τ2的一阶低通滤波器得到其估计值x2d,其中τ1>0并有:

这样,在之后的设计中无需对2中的非线性项进行求导,从而避免了backstepping方法的计算膨胀问题,简化了控制律。

2)为了让x2跟踪x2d,定义第2个动态面S2=x2-x2d,则S2的导数为:

为使S2→0,将看作是虚拟控制,取虚拟控制变量,其中a2为调节镇定控制器的参数,将3通过时间常数为τ3一阶低通滤波器得到估计值x3d,其中τ3>0,则有:

3)定义第3个动态面S3=x3-x3d,则S3的导数为:

最终,得到单机无穷大系统动态面控制律Vf,

一般来说选择合适的动态面增益a1,a2,a3和滤波时间常数τ2,τ3,使之满足a3≥a2≥a1和τ2≥τ3,即可保证闭环系统稳定,因为越高阶动态面增益和滤波误差越能更快地收敛到零。然而,电力系统控制器参数的限制通常无法保证一般增益ai和τi条件下闭环非线性系统的稳定,如何选择合适的动态面参数ai和τi对系统的稳定性至关重要。

3 动态面稳定性分析及控制器参数选择

经动态面控制方法设计后的闭环电力系统如图1所示。其中动态面模块输入状态变量x和滤波信号xid,经计算后输出虚拟控制变量i和控制输入Vf,然后虚拟控制变量i通过低通滤波器以后生成滤波信号xid再次进入动态面模块。

事实上电力系统的动态误差方程可以表示为线性系统,通过选择合适的动态面增益a1,a2,a3和滤波时间常数τ2,τ3使得控制器方程式(12)保证由式(7)-式(12)组成的闭环系统稳定。

引理1:非线性电力系统方程式(6)和2个低通滤波器方程式(8)和式(10)可以表示为如下动态误差系统:

其中增广误差矩阵;不考虑模型不确定性的情况下,动态误差方程式(13)的干扰项为:,这里矩阵,矩阵Acl与动态面增益ai以及滤波时间常数τi有关。定义矩阵。

证明过程见参考文献[9]。

引理2:对于闭环动态误差方程式(13),不考虑不确定性的情况下,存在Cz,满足|ψ|=Czz。

证明:矩阵,对于所有的1≤i≤n,|x|≤|y|表示|xi|≤|yi|。从动态误差方程式(13)可知:,这里Ψ是线性的,当选择,即有|ψ|=Czz。

定义:给定动态误差方程式(13),非线性系统方程式(6)经动态面控制设计后是二次方稳定的,只要存在一个正定矩阵P满足:

本文的目的是计算二次方李亚普诺夫函数研究电力系统的稳定性,如此可以得出如下的定理。

定理:对于给定动态误差方程式(13)的矩阵Acl和BΨ,以及在集合Ψ内满足|ψ|=|Czz|的矩阵Cz,动态面设计法保证闭环误差系统是二次方稳定的,只要存在正定矩阵P满足:

说明:根据线性系统理论的相关知识,为了保证李亚普诺夫方程有解,矩阵Acl+BΨCz的特征值必须严格地要求有负实部。

给定的闭环系统矩阵Acl与动态面增益和ai滤波器时间常数τi相关,所以定理和说明提供了一种检测参数ai和τi条件下系统稳定性的方法。另外,任意正定矩阵P的条件可以更加弹性地选择增益ai和τi。

4 仿真结果与分析

单机无穷大系统仿真参数选为:

1)同步发电机参数:D=0.15,H=12.922,VS=1.0,PM=3.954 4,Td0=6.55,T'd=1.191 0,xd=0.825 8,x'd=0.104 5,E'q0=0.963 1

2)线路及变压器参数:xT=0.029 2,xL=0.026 6,x'ds=0.160 3

3)系统平衡状态参数:δ0=0.743 6 rad,ω0=314.159rad/s,PM=3.954 4

当选择动态面增益和滤波器常数为:a1=4,a2=30,a3=400,τ2=0.003 s,τ3=0.001 s时,矩阵Acl+BΨCz的特征值为

,满足第2节定理说明的条件。然后用Matlab软件计算李亚普诺夫二次方稳定的方程式(15),利用LMI工具箱可以解出满足线性矩阵不等式(15)的正定矩阵P。

动态误差方程式(13)的仿真结果如图2-图4所示,当参数取a1=4,a2=30,a3=400,τ2=0.003 s,τ3=0.001 s时,系统动态误差S1,S2,S3收敛于零,从而保证闭环电力系统方程式(6)是二次方稳定的,闭环非线性系统方程式(6)状态变量x1,x2,x3的跟踪仿真曲线如图5-图7所示,结果表明单击无穷大系统经动态面控制律设计后具有良好的稳态性能。

5 结语

针对backstepping设计法和多面滑模设计法的不足提出了一种基于动态面控制的单机无穷大系统控制律设计法,通过研究系统动态误差方程寻找合适的动态面增益和滤波时间常数。仿真实验结果表明动态面控制方法不仅能保留电力系统中一些有用的非线性项,而且保证了电力系统在简化的控制律下仍具有良好的稳定性。

摘要：电力系统是一个复杂的非线性动态系统,为了避免传统backstepping设计法的项数膨胀问题以及多面滑模设计法的抖振问题,保证电力系统在简化的控制律下仍具有良好的稳态性能。采用动态面方法设计电力系统控制器,通过进一步研究电力系统的动态误差方程,利用李亚普诺夫函数推导出电力系统二次方稳定性定理,并根据该稳定性定理寻找合适的动态面增益和滤波时间常数。仿真实验验证了该算法的有效性。

关键词：单机无穷大系统,非线性控制,动态面控制,二次型李亚普诺夫函数

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[10]Swaroop D,Hedrick J K,Yip P P.Dynamic surface control for a class of nonlinear systems[J].IEEE transaction on automatic control,2000,45(10):1893-1899.

控制单机篇7

控制系统网络是自动控制系统的重要组成部分,其作用犹如人体的神经网络,控制系统的各种数据信息、各种指令都依靠控制系统网络来传输,控制系统网络架构的设计是自动控制系统设计的重要一环。目前企业的控制系统网络架构存在控制站通讯接口负荷大、易造成数据拥堵及双机热备冗余服务器有出现冗余故障的隐患等问题。为此,设计了基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构,以解决上述问题。

1目前各种网络架构存在的问题

目前在包括冶金矿山等的工业企业里,控制系统网络架构一般有以下几种形式:单层总线式对等网络、单层环网、双层总线式对等网络、总线+单环网式双层网络、双层单环网络、单环+双环式双层网络、双环+双环式双层网络等。这几种网络架构又可分为单层网络架构和双层网络架构两大类。对于单层网络架构,其弊端是:控制站通讯接口负荷大,易造成数据拥堵;总线上一点中断可能导致一部分甚至全部设备通讯中断,安全性差。对于双层网络架构,基本上都采用双机热备冗余服务器,双机热备冗余服务器采用的是软件冗余技术,由2台完全相同的独立服务器组成,每台服务器分别安装相同的操作系统和应用软件,在2台服务器之间配置串口通讯实现数据同步。尽管双机热备冗余服务器具有使用广泛、技术成熟的优势,但它同时存在以下弊端:一旦串口通讯出现问题,或者某一台服务器的操作系统或应用软件出现问题,则服务器就会出现冗余故障,这时操作站从服务器读取的数据和画面就会出现凌乱,从而威胁安全生产。

总之,目前的网络架构要么存在控制站通讯接口负荷大、易造成数据拥堵的问题,要么存在双机热备冗余服务器有出现冗余故障的隐患等问题。

2基于单机容错服务器的控制系统网络架构的设计

2.1单机容错服务器技术的优势分析

在自动化控制系统中,最容易出现问题的是软件。由于单机容错服务器采用的是硬件冗余技术,并非由2台完全相同的独立服务器组成,而是1台具有2套硬件组件和功能全面冗余的特殊计算机。而双机热备冗余服务器采用的是软件冗余技术,所以单机容错服务器出故障的几率远远低于双机热备冗余服务器出故障的几率。此外,单机容错服务器采用了锁步运行技术、主动服务体系结构等一系列新技术,从而使得单机容错服务器技术相对于双机热备冗余服务器技术具有诸多优势:

(1)单机容错服务器的可用性是99.999%,而双机热备冗余服务器的可用性是99.9%。

(2)设计上单机容错服务器的目标是避免停机,而双机热备冗余服务器是减少停机。

(3)单机容错服务器能有效地保护动态数据不丢失,而双机热备只能保证写入硬盘的数据。正常工作状态下,单机容错服务器内的数据相互备份,其中一组硬件发生故障,单机容错服务器仍能继续正常运行,可保证服务器不会发生中断或数据丢失。

(4)单机容错服务器能支持热插拔任意的硬件,包括主板、CPU等关键性硬件。

(5)单机容错服务器布置非常简单,只需要装一套操作系统,应用软件也只需要一套,免去双机热备软件和研发代码的麻烦,从而大大减少了工程师的工作量和软件成本。

(6)单机容错服务器速度比同配置的双机热备要快20%以上。

(7)单机容错服务器后期维护成本几乎为零,而双机热备需要工程师的支持,对于系统补丁的升级需要额外地研发双机热备代码来保证系统的切换成功。

(8)单机容错服务器是没有切换时间的,而双机热备由于硬件宕机会发生停顿的情况,还有就是双机热备切换工作是有可能不成功的。

鉴于单机容错服务器技术相对于双机热备冗余服务器技术具有上述优势,设计基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构,以确保自动化控制系统的安全稳定运行。

2.2基于单机容错服务器的控制系统网络架构设计

基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构主要技术包括单机容错技术、服务器技术、组合式网络技术等。该网络由设备控制级和监控级双层网络构成,设备控制级为标准以太双环网,监控级为以太单环网,双层网络通过单机容错服务器进行数据信息交换。基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构如图1所示。

单机容错服务器作为工程师站和操作员站服务器,是整个控制系统网络架构的核心,同时是整个控制系统的数据中心。PLC主控制站通过Ethernet通讯模块和交换机与单机容错服务器进行数据通讯,操作员站数据和人机界面全部从单机容错服务器上读取,这样,减轻了控制站通讯接口负荷,避免了数据拥堵。

在组合式控制系统网络架构中,监控级采用以太单环网,在具备网络冗余功能的同时,兼顾了网络结构的简洁。设备控制级为标准以太双环网,使控制级设备的通讯实现了双冗余功能,更加安全可靠。

3基于单机容错服务器的控制系统网络架构的效果

基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构,解决了目前控制系统网络架构存在的控制站通讯接口负荷大而易造成数据拥堵、双机热备冗余服务器有出现冗余故障的隐患、总线网络无冗余功能等一系列问题。

基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构具备良好的使用效果,功能完整且分担合理,层次结构清晰,运行稳定安全可靠,为发挥工业企业生产过程自动控制功能奠定了坚实的基础。

4结论

控制单机篇8

无刷双馈电机(BDFM)是在串级感应电机基础上发展起来的一种新型电机,它取消了电刷和滑环,不仅具有结构简单、运行可靠的优点,而且可以有效降低变频装置的容量和电压等级,因此被认为在变速驱动(ASD)和变速恒频发电(VSG)中有广泛的应用前景。无刷双馈电机作为发电机运行时原理类似交流励磁发电机,当原动机的转速变化时,调节定子控制绕组侧励磁电流的频率可方便实现功率绕组发电频率恒定,而且调节控制绕组电流的大小和相位还可以实现有功和无功功率的调节。目前无刷双馈电机应用于风力发电等场合的研究和文献基本上是关于并网发电[1,2,3]。有些特殊的应用场合如作为独立电源单机发电运行(如一些不需要并网的小水电、船用轴带发电等等),其控制规律有其自身特点。本文在这里探讨了这种电机作为独立电源发电时的控制策略,适合于对发电质量要求不高的场合。

2 无刷双馈电机单机发电运行原理

下面以齿谐波法设计转子绕组为例来阐述其发电原理。假设定子功率绕组8极,控制绕组4极,转子总槽数Z=6,根据齿谐波转子设计方法,按照极对数pp=4设计布置的3相对称绕组线圈,除产生极对数为pp=4的基波磁势外,还将同时产生极对数为p2=nZ±p1(n=1,2…)的齿谐波磁势,并且其绕组系数与基波相同,以简化转子接线为例如图1所示,转子绕组在8极6槽上图排列结构下,谐波正反转磁势百分比如表1所示。

如果忽略高次谐波,仅考虑极数为4/8的谐波,从表1可以看出,当转子绕组通入三相对称感应电流时,将在定转子气隙中产生8极正转磁场和4极反转磁场[4,5]。

原动机拖动转子以转速nr旋转,在控制绕组中通入频率为fc的三相对称交流励磁电流,在转子绕组中会产生相应感应电流。转子感应电流频率为:

pp极转子磁场在定子pp对极绕组中产生感应电势,该感应电势产生定子功率绕组电流也会在转子中产生感应电流,其频率为:

采用齿谐波法设计绕线式转子结构无刷双馈电机,转子绕组流经同一电流,因此当电机稳定运行时感应的转子绕组电流频率有fp r=fc r,因此由上式可得:

这样,对应不同转子转速通过调节控制绕组侧变频器输出频率就可以保持功率绕组发电电频率的恒定。

3 无刷双馈电机单机发电结构及特点

无刷双馈电机作为独立电源应用其结构如图2所示。

BDFM的功率绕组做发电输出端,控制绕组接变频器。由于是做独立交流电源使用,这里未提供额外三相交流电源。这样整个发电系统需要有一个自励过程,即变频器的三相交流输入由功率绕组自身提供。无刷双馈单机发电的自励有以下两种方案(提供200～400V直流电源):(1)功率绕组端通入直流,在同步转速下起动建压;(2)变频器直流母线端加压到正常逆变需要电压(约为560V左右),任意转速下建压起动。

方案1是目前常用方法,需要直流电源一般电压可在100V以下,电源提供功率较小。但为了适应原动机任意转速下建压,需要采用方案2。一般变频器直接在直流母线端加电压还不能正常工作,需要将变频器的几个报警输入点去掉,如输入缺相报警、输入欠压等等。另外为了适配蓄电池直流电源,方案2还需要合适DC-DC变换升压装置。

4 无刷双馈电机单机发电控制策略

无刷双馈发电机作为独立电源和并网发电相比其控制策略有较大不同。并网发电时功率绕组端电压由大电网决定,其主要控制对象是功率绕组发出电流大小和相位(无功和有功功率)。作为独立电源时主要关心功率绕组发出电压幅值和频率的恒定。下面分析单机发电运行标量控制策略。

在发电运行方式下,电机由原动机拖动(柴油机或风力机构),系统转速给定可测。根据无刷双馈电机运行规律,通过改变控制绕组激励的幅值以及频率fc即可实现对功率绕组发电电压幅值、频率的控制。对于所测定的速度,由给定的电机转速nr和频率换算关系式就可以得到控制绕组的电压频率为:

如图3所示为一种采用交直交变频器的单机发电标量控制策略的控制框图。为保持功率绕组发电幅值恒定,采用功率绕组电压和电流双闭环调节,电压环在外电流环在内。频率也可采用闭环。该系统运行时主要扰动量为负载波动,为保证调节快速性宜采用电流源型逆变器。

功率绕组电压调节规律可以从无刷双馈电机折算后等效电路图分析得出。如图4所示为频率折算后无刷双馈电机等效电路图。当闭环控制系统检测到功率绕组发电电压低于设定值时,可以提高控制绕组给定电流,反之亦然。从图4中可以看出,当控制绕组电流Ic′变大时,控制绕组与转子磁链产生感应电势增大,在其他情况不变时转子回路电流Ir′增大,由于激磁电流一般不超过主电流10%,可以认为I′cm、I′pm不变,这样功率绕组侧电流Ip′会跟着增大,提高功率绕组侧输出电压。

另外从上面等效电路图可以看出,当负载波动时,功率绕组端电压调节主要通过转子感应电流Ir′调节。转子感应电流Ir′=Ic′-I′cm,上面等效电路采用电压源控制模型,通过改变控制绕组电压Uc′/s来改变控制绕组电流。如果采用电流源控制模型,直接控制功率绕组侧电流Ic′,由于不存在功率绕组与转子绕组互感和控制绕组自感影响,其电流控制时间反应更快。

如图5所示为8/4极绕线式转子样机不同情况下控制绕组电压与功率绕组端电压实验数据图。曲线1是转子转速450r/min,变频器频率5Hz对应曲线。曲线2是转子转速400r/min,变频器频率10Hz曲线。曲线3是转子转速420r/min,变频器频率8Hz对应曲线。从图中可以看出功率绕组发电电压与控制绕组电压之间关系基本上满足一定线性关系。

变频器输出频率可由转速检测值ωr和功率绕组频率给定值fp*计算得出,考虑到商用变频器频率给定是模拟信号,在频率值较大时误差较大,在转速较高时会有一定频率的漂移,因此采用频率闭环来消除这种影响。

标量控制采用无刷双馈电机的静态等效电路,其算法比较简单,可以在较低价格的微处理器上实现,适用于对动态性能要求不高的变速恒频发电场合,如船用柴油机轴带发电。

5 无刷双馈电机单机发电标量控制仿真

无刷双馈发电机带载运行时,假定三相负载对称,负载阻抗XL=2πfpLL。控制绕组侧采用电压源型逆变器,则可控量为变频器输出交流电电压和频率。由于功率绕组端电压满足基尔霍夫电压定律:

将上式代入无刷双馈电机转子速dq坐标系电压方程可得:

由于负载电感并不参与电机励磁,因此定子控制绕组、转子自感没有变化,定转子互感磁链并没有影响。dq0坐标系下,转矩方程没有变化,磁链方程仅电机定子功率绕组三相自感磁链增加LL。

如果控制绕组侧变频器是电流源型逆变器,则可控量为变频器输出交流电电流和频率。电流控制源控制模型相比电压源模型更为简单,其控制动态相应更快。在控制绕组电流已知可控情况下,去掉控制绕组电压方程,dq坐标系下电压方程变为:

电机采用8/4绕线式转子无刷双馈电机,仿真参数为:pp=4,pc=2,J=0.032,rp=0.075Ω,rc=0.11Ω,rr=0.931Ω,lsp=0.04205H,lsc=0.16188H,lr=0.1775H,Mpr=0.11745H,Mcr=0.33585H。图6-8为采用电压源模型,转速突变和负载突变时功率绕组发电电压幅值、瞬时值仿真波形。图9-10为相同条件下采用电压源模型,转速突变和负载突变时功率绕组发电电压幅值、瞬时值仿真波形。控制绕组仿真采用理想电压源变频器,变频器频率由转速和功率绕组发电给定频率决定,变频器输出电压大小由PID闭环控制器输出决定。对比采用电压源和电流源仿真结果,可以看出电流源模型动态电压超调量调整时间要明显优于电压源模型。

6 实验结果和结论

实验样机采用“齿谐波法”设计的绕线式转子64kW无刷双馈发电机。变频器采用交直交商用变频器,直流侧采用全可控能量回馈器将自然同步速能量回馈负载,采用高速单片机组成电压闭环和频率闭环检测控制系统。电机参数为:功率绕组极对数为4,控制绕组极对数为2,同步转速n=500r/min,驱动柴油机速度变化范围375～800r/min。实验稳态运行时频率波动范围49.0～51.0Hz,电压偏差范围±10V。达到比较好的控制效果。图11-13分别为实验中实测波形,均与仿真波形相符合。

图11中蓝色曲线为功率绕组电压波形,可对比图12仿真波形,两者波形比较一致。图13蓝色为控制绕组电流波形,绿色为控制绕组电流波形。转速波动时控制绕组频率自动调节。图14为转速突变控制绕组电流仿真波形。

总的来看,采用发电电压幅值和频率闭环标量控制方法,稳态性能指标能够达到要求,是一种较为经济和易于工程实践的方法。但其动态性能较差,特别是存在一些问题,如突加突减大负载时,电压超调量较大,系统易崩溃。

摘要：无刷双馈电机作为独立电源应用非常广泛,其控制规律有别于并网控制。以绕线式转子无刷双馈电机为例研究BDFM单机独立运行原理,以及其控制系统独特结构。为满足作为独立电源时功率绕组发出电压幅值和频率的恒定要求,探讨了采用功率绕组发电电压幅值和频率闭环的控制系统原理。对其单机发电运行各种状态进行了仿真研究。采用64kW样机和研制标量控制系统进行了实验,实验结果也证实这种控制策略的正确性。

关键词：无刷双馈电机,单机发电,控制策略

参考文献

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控制单机篇9

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运行4399游戏盒，单击窗口右上角“菜单”按钮，在弹出的下拉菜单中选择“系统检测向导”，启动“4399游戏盒系统检测向导”，软件会对当前系统进行扫描和检测，稍等片刻后会给出检测结果。窗口左边列出硬件及系统信息，窗口右边列出游戏环境插件，如果检测到有插件还未安装，单击“点击下载”，可以利用4399游戏盒内置的“下载管理器”下载安装相关插件（如图1）。

智能筛选，显示合适游戏

4399游戏盒内置海量游戏，哪些游戏适合在你的电脑上运行呢？4399游戏盒会智能筛选。检测完硬件配置和插件后，单击“下一步”按钮，在新窗口中选择“只显示适合当前配置的游戏”（如图2），这样在4399游戏盒中搜索、下载游戏时，那些对硬件配置要求过高，不适合在当前电脑上运行的大型单机游戏就不会显示出来了，只显示能在当前电脑中运行的游戏，缩小了搜索范围，查找、下载游戏就会更方便，更快捷。

下载无须翻箱倒柜，不再苦苦等待

很多玩家为了玩游戏而在网络中翻箱倒柜搜索，弄得焦头烂额，加上大型3D单机游戏身材都比较魁梧，动辄数GB，下载安装需要花费大量的时间，影响游戏兴致，让玩家很受伤。4399游戏盒内置海量游戏，堪称国内最大最全的单机游戏仓库，不仅游戏搜索相当方便，而且游戏下载也非常给力。

在4399游戏盒中，可以利用窗口左侧的导航栏，通过分类检索的方式找到自己喜欢的游戏，也可以利用内置的搜索功能，通过输入关键字找到自己需要的游戏，查找游戏非常方便。找到需要的游戏后，单击“立即下载”按钮（如图3），4399游戏盒启动“下载管理器”开始下载游戏。 4399游戏盒内置的“下载管理器”也相当给力，虽然功能比较单一，但下载速度绝不比那些专业的下载工具逊色。

无须安装，即点即玩

下载大型单机游戏需要花费一定时间，如果再花时间去安装，那就更郁闷了，等到花儿都谢了才能开始玩游戏，真的伤不起。利用4399游戏盒玩游戏不需要安装，完成下载后即点即玩，方便又快捷。

控制单机篇10

单机架不可逆四辊铝冷轧机计算机控制系统无论是系统控制规模, 还是控制复杂性, 都在冶金控制领域中名列前茅。由于轧制设备大多使用液压传动, 对于液压控制系统, 其控制周期要求在2~3ms以内。多个控制功能集中于一个机组上, 自动厚度控制 (AGC) 、板型自动控制 (ALC) 、平直度 (AFC) 自动控制等, 从而造成控制功能间耦合极强, 各控制功能间要求数据交换的周期在1 ms以内。该系统达到了, 即“高速控制”和“高速通讯”。

2 单机架不可逆四辊铝冷轧机主要性能参数

来料规格:2.0~8.0mm

最终厚度:0.1mm

宽度:1060~2060mm

卷重量:22000Kg (Max)

单位宽度卷重:11.5Kg/mm (Max)

卷材外径:φ1200~2500mm (带套筒) φ1200~2450mm (不带套筒)

卷材内径:φ610mm (不带套筒) /φ670mm (带套筒)

套筒规格:φ605mm/φ670mm/×L2250mm

9·轧辊规格:φ510 (475) /φ1350 (1270) ×L2350/L2300mm

轧制速度:0/240/600m/min (低速度) 0/600/1500m/min (高速度)

轧制力:19600KN (2000T) (Max)

卷材:1100, 3000, &5000 alloys

卷材密度:11.5Kg (Max)

3 计算机控制系统主要构成 (见图1)

4 电气控制系统组成

4.1 硬件主要组成

高压隔离变压器 (7台) , 西门子6RA70和6ES70驱动器柜 (7DC, 8AC) , 交直流驱动电机 (7DC, 8AC) , 速度解析器, 编码器。

马达控制中心, VANTAGE板型控制系统控制柜, 位置反馈装置 (日本sony位置传感器) , 由压力开关和流量开关组成的新液压系统, 西门子s7-400 PLC (CPU416-2DP) 和远程I/O (ET200M) 控制系统, 操作手控制站, HMI (人机界面系统) , 液压站触摸屏, 数据采集分析系统 (IBA Analyzer) , 工程师控制站, 系统UPS (系统不间断电源) 。

4.2 软件主要部分

4.2.1 应用软件

驱动控制元软件

西门子PLC软件 (step7)

Vantage软件

HMI软件

4.2.2 系统软件

DivesES

Labview

Windows XP

LogiCAD

Citect

IBA collection and Analysis

5 计算机控制系统通讯和数据传输

采用了Ethernet、Profibus-DP和Reflective Memory等多种网络通讯系统。控制系统充分考虑卷材轧制生产中信息流和数据流的特点, 以太网网络拓扑结构采用分段和分层设计, 以实现数据和信息的快慢分离、区域分流, 有效减少了数据的拥堵。Profibus-DP网是一种应用最为广泛的现场总线网络系统, 它使用双绞屏蔽电缆, 通讯速率最高可达12M, 还可通过中继器大大扩展通讯距离和连接的工作站点数。本系统中大量采用了Profibus-DP现场总线以连接操作台、远程I/O、主、辅传动控制器等子系统, 大大减少硬线数量, 有效提高了系统的简洁性。轧机操作室内设置多台HMI人机界面站, 用于操作员控制和监控生产过程。

5.1 Enternet

Siemens PLC到HMI (人机界面系统)

VANTAGE板型控制系统到工程师控制站

VANTAGE板型控制系统到X-RAY测厚仪控制系统

5.2 Profibus

Siemens PLC到远程I/O

Siemens PLC到驱动系统

Siemens PLC到VANTAGE板型控制系统

Siemens PLC到油气润滑系统

5.3 Reflective Memory

5.3.1 HMI功能作用:VANTAGE板型控制系统到HMI (人机界面系统) , HMI界面卷材初始数据及轧制计划管理、轧制数据跟踪、板型的厚度自动控制, 轧制计算、设定计算、模拟轧制和轧辊数据及生产数据管理和历史数据管理, 还可以生成班报、日报、工作记录和生产报表等各种类型的报表。

5.3.2 IBA Analyzer功能作用VANTAGE板型控制系统到数据采集系统 (IBA Analyzer) , 配有的数据采集分析系统 (IBA Analyzer) , 可以用现场实时状态监测, 故障状态监测功能, 用曲线来监测和分析。