基于单机片

基于单机片（精选6篇）

基于单机片 篇1

0 引言

随着能源技术的不断进步, 传统能源呈现出更多的不足。为了解决这些日益严重的问题, 在通过对太阳能结合光伏技术与电动车技术, 利用新型绿色可再生能源替换传统不可再生的化石能源驱动车辆行驶, 是未来发展的主要方向。利用AVR单片机ATmega16-16AU芯片制作了太阳能电动车光伏控制系统样机, 安装在太阳能电动车上, 不仅能够正确的判定系统工作状态, 并且选取合适的充电方式利用太阳能对蓄电池进行快速、高效、安全的充电。

1 基于AVR单机片的太阳能电动车光伏控制系统

1.1 基本概念

太阳能电动车是一种新型环保车辆, 具有安全、方便、费用低、节约能源、无污染等优点, 其主要工作原理就是将太阳转化为电能, 给电动车的蓄电池进行补偿充电, 以补充车辆行驶中消耗的一部分能量, 从而延长车辆的行驶时间。同时, 为了迎合车辆智能一体化控制的需求, 通过与车辆CAN总线技术相结合, 选定速度快、功耗低、存储容量大、扩展性强、可反复多次擦写的AVR单片机作为直流变换电路的核心控制芯片, 并根据充电策略和实验方案的要求, 通过AVR单片机开发, 编写系统控制程序, 结合电路结构设计, 使用Proteus和ICCAVR单片机开发软件对系统控制程序进行了仿真, 验证程序的可行性。这一问题的解决, 诞生了以AVR单片机ATMEGA8L为核心控制器件的光伏电源控制系统, 实现了太阳电池板与汽车通用的铅酸蓄电池之间电压的自动识别和自动匹配, 充电过程的自动调节以及放电过程的自动控制和保护。

1.2 基本构成

电动车光伏控制系统是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件, 它就象是电动车的大脑, 是电动车上重要的部件, 并具有蓄电池过充、过放的保护装置, LED实时显示车辆的运行状况以及蓄电池充电和放电等状态。它的原理结构主要由太阳能光伏电池阵列、蓄电池及充放电控制、AVR单片机控制系统、电动机驱动电路以及显示器等部分组成。

1.3 浮充设计的整体结构

在恒压充电阶段的后期, 充电电流已经很小, 蓄电池的容量基本接近充满, 此时可对蓄电池进行浮充处理。因为在蓄电池一旦接近全充满时, 其内部的活性物质大部分已经恢复成原来的状态, 这时为了防止过充, 采用比正常充电更低的充电电压进行充电, 浮充电压根据蓄电池的实际要求设定, 通常需要进行温度补偿。一般对12 V的阀控式铅酸电池来说, 浮充电压一般为13.4~14.4 V之间。

2. 光伏控制系统硬件设计

2.1 AVR单机片ATMEGA8L简介

ATMEGA8L单片机由如下部件组成:一个8位微型处理, 用于数据的处理和分析;片内有一个数据存储器, 用于存储实时输入的数据, 大小为256字节;片内有一个程序存储器, 用于存放程序代码, 大小为4K;8位并行的I/O接口P0-P3共有4个, 每个接口不但可以输入端, 还可以作为输出端;定时器/记数器有3个, 用来对系统脉冲进行计数;中断控制系统有5个, 用于实时控制, 到系统发生故障时自动处理, 这样能在在提高处理器的工作效率;全双工UART的串行I/O口1个, 用于单片机与单片机或其它微型计算机之间串行通信;片内振荡器和时钟产生电路, 但是石英晶体和微调电容需要接在单片机的外面。ATMEGA8L单片机的振荡频率是有一定的限制的, 它的最高振荡频率不是超过12 MHz。单片机内部的各个部分在内部用总线连接在一起。

2.2 接口电路

接口电路如图3所示。

(1) VCC脚接电压范围为1.9 V

(2) 除电源和接地端, 剩下的引脚直接与单片机相连

(3) 2脚和9脚悬空。

(4) 排针间距为100 mil, 标准DIP插针。

2.3 AVR单片机控制系统

AVR单片机是个一种高速嵌入式单片机, 集成键盘输入、液晶显示、遥控和安全报警等模块于一体, 根据电动车的运行情况、太阳光照度强弱、蓄电池充放电状态等进行智能控制。它具有预取指令功能, 即在执行一条指令时, 预先把下一条指令取进来, 使得指令可以在一个时钟周期内执行。同时, 还具有这些优势, 即数据处理速度快、中断响应速度快、耗能低、保密性能好;I/O口功能强, 具有A/D转换等电路;有功能强大的定时器/计数器及通讯接口;片内有EEPROM数据存储器, 可以按字节读写。

3 光伏控制系统软件设计

3.1 编程语言的选择

整个控制系统软件混合采用C语言和汇编语言进行编写, 主要由主程序和定时中断服务程序组成。汇编语言虽然运行速度快, 但是其不易被人看明白, 而且可移植性比较差, 在平时的维护升级中带来很大的不方便。C语言是比汇编语言更高级的编程语言, 编程和高度都很方便, 数据完全模块化, 容易维护, 可移植性也相对比较好。另外, C语言很方便项目的日常维护和管理, 从而能保证整个系统的可靠性和可操作性。

3.2 程序运用方式

基本的主程序是初始化时完成PIC16C5x的I/O配置和中断设置, 在循环等待过程采集判断系统所处的状态, 并进入相应的状态处理子程序。同时, 等待键盘输入和串行通信的起始位, 异步串行通信是通过设置通用I/O口, 以软件形式来完成异步串行通信。系统通过键盘的输入来控制LED的显示内容, 由LED在线显示系统所处的状态, 表明系统充电或放电状态。也可选择显示蓄电池电压、容量及充放电电流。上述控制方式表明, 以单片机为核心的控制系统可以在线实时监测电动车的各项性能参数。在此基础上设计一种新型的基于AVR单片机的太阳能照明控制系统, 采用简洁的同步BUCK拓扑实现蓄电池充电电路, 三路独立的BOOST电路分别驱动三组LED。试验证明, 该系统能够实现最大功率跟踪, 按照预定参数在三个阶段以不同方式对蓄电池充电, 能够准确控制路灯的开启, 远程实现了对路灯的控制。

4 结语

本设计采用AVR单片机构成的太阳能电动车光伏控制系统结构, 完成了程序模块规划及各个模块的设计与编程, 实现了对信号处理过程的编程和调试。它具有电路简单、功能齐全、性能齐全、性价比高等特点, 是一种经济、实用的系统, 结合太阳能电动车自身的良好特点, 必将具有良好的市场发展前景。作为不仅肩负着要把太阳能转换成电能的重任, 而且还对蓄电池提供智能充电特管理的AVR单片机构成的太阳能电动车光伏控制系统, 必将在太阳能电动车上发挥着更大更强的作用。

摘要：在太阳能电动车光伏控制系统的技术运用中, 采用AVR单机片进行系统设计与程序运用, 形成太阳能电池获取直流电的存储与合理转换模式, 并对蓄电池进行相应的过电保护与过放电保护, 延长整个蓄电池的使用寿命, 都有很大的价值与意义。本文将围绕基于AVR单机片的太阳能电动车光伏控制系统进行研究, 在阐述基本概念以及构成的基础上, 并从太阳能电动车光伏控制系统的硬件、软件角度出发, 探讨基于AVR单机片的运转模式, 形成更好的控制系统。

关键词：AVR单片机,太阳能电动车,光伏,控制系统

参考文献

[1]徐开芸, 韦树成, 汪木兰, 等.基于AVR单片机的太阳能智能小车控制系统设计[J].机电产品开发与创新, 2010 (01) .

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[3]吴春华, 徐坤, 黄建明, 等.一种基于非反相Buck-Boost变换器光伏分布式MPPT的研究[J].电工电能新技术, 2011 (04) .

[4]陈剑, 赵争鸣, 袁立强.基于嵌入式目标模块的太阳能LED照明控制系统研究[J].电工电能新技术, 2010 (03) .

基于单机片 篇2

随着计算机的普及应用,无论政府、军队、企事业单位,还是承担国家项目的科研部门,都有大量的涉密资料存储在计算机中。对于这些研单位和部门而言一旦发生计算机失泄密事件,其损失将是难以估量的。目前涉密计算机的安全管理已经成为了一个被高度重视的问题,大家都在积极的探索可用的有效的涉密计算机管理方法。一些单位通过建设涉密网络并部署各类网络安全管理软件,在降低涉密计算机的失泄密的风险上取得了显著的效果,但由于涉密网络初期投入较大,目前还有很多单位受制于客观条件还没有建设涉密网络,计算机的使用也还停留在单机状态。而单机类安全管理软件的功能与网络类相比存在着很大的差距,很多功能如网上流程审批、自动升级系统补丁和病毒库等受客观条件的限制根本无法实现。因此要想做好涉密单机的管理就必须特别加强对保密安全管理的主体,用户层面的管理即人的管理,通过完善的规章制度,特别是通过保证制度的落实情况来实现对涉密单机的有效管理。

1 常见的单机技术管理措施

1.1 主机审计技术

单机的安全审计机制一般情况下并不干涉和影响用户的操作,而是通过对用户的操作进行记录、检查、监控等来完成以审计、完整性等要求为主的安全功能。单机审计的主要问题在于:所有的审计信息都存储在本机,一旦本机的操作系统出现故障,则很可能造成审计日志的丢失。与网络相比单机审计的困难性在于:审计员无法在服务器端直接读取审计日志,而必须到每台主机的现场逐台的去读取该台计算机的审计日志,工作量巨大。而且由于在审计时只能看到本台计算机的审计日志,也很难对很多关联性的事件作出正确的分析和判断。

1.2 USB介质管理技术

介质管理是指通对具有数据存储功能的USB移动设备进行身份注册使之只能在一定范围内的计算机上进行使用。它的使用范围包括通过USB接口连接到计算机上并以逻辑磁盘方式进行数据存取的存储设备,如U盘、移动硬盘等。相对于网络涉密单机需要更多数量的存储介质来进行数据的交互和备份,涉密介质越多泄密的风险和隐患也就越大,管理起来也就越困难。

1.3 USBKEY身份认证技术

目前常见的身份认证方式主要有三种,最常见的是使用用户名加口令的方式,但这也是最原始、最不安全的身份确认方式,非常容易由于外部泄露等原因或通过口令猜测、线路窃听、重放攻击等手段导致合法用户身份被伪造;第二种是生物特征识别技术(包括指纹、声音、手迹、虹膜等),该技术以人体唯一的生物特征为依据,具有很好的安全性和有效性,但实现的技术复杂,技术不成熟,实施成本昂贵,在应用推广中不具有现实意义;第三种也是现最流行的身份认证方式--基于USB Key的身份认证。基于USB Key的身份认证方式是近几年发展起来的一种方便、安全的身份认证技术。它采用软硬件相结合好地解决了安全性与易用性之间的矛盾。USB Key是一种USB接口的硬件设备,它内置单片机或智能卡芯片,可以存储用户的密钥或数字证书,利用USBKey内置的密码算法实现对用户身份的认证。虽然目前绝大部分单位的涉密计算机已经采用了USB KEY身份认证技术,但很多时候用户为了方便经常不按规定定期更改口令,甚至使用默认口令的情况仍然还屡见不鲜。

1.4 病毒防范技术

首先通过设置中间机来对进入涉密计算机的信息进行恶意代码检测和病毒查杀,并在涉密计算机与中间机上安装不同的杀毒软件来进行多重防御。由于单机无法像网络那样自动对杀毒软件进行升级和全盘查杀,往往要依靠用户自己进行升级和病毒查杀,因此如果用户不按规定操作就会影响病毒查杀的成功率,增加涉密计算机感染病毒和木马的风险。另外由于单机对传输数据的客观要求,很少有单位能完全禁用单机的光驱,而光驱的存在就使得用户可以绕过中间机而直接将信息导入到涉密计算机中,而单机状态下这种行为又是很难被发现的,因此会有部分用户不通过中间机而通过光驱直接将数据导入到涉密计算机,造成计算机感染病毒和木马。

2 单机管理存在的主要问题

首先是维护管理困难,在网络中如果某台客户端上的安全产品发生了问题,管理员可以很容易的从服务器端获悉,并在第一时间做出处理。而单机状态下管理员无法清楚每台机器的使用状态,只能靠计算机的使用人员进行反映,而使用人员往往又不清楚或者根本不关心保密软件的使情况。笔者就曾经经历过在进行安全审计时才发现某台计算机的审计软件和介质管理软件已经失效将近3个月,也就是说这台涉密计算机在此期间一直是处于没有任何技术防护的状态下的,如果出现什么问题后果将不堪设想。

其次是输入输出控制困难,网络可以比较方便的实现输入输出的集中管理,即整个网络可以指定一个或者几个入口作为外来信息进入网络的唯一路径,信息可以借助于网络进行传递,因此现在大部分涉密网络的客户端都已经取消了光驱,甚至是取消了USB介质。而在单机状态下信息的传递必须要借助于光盘、U盘,因此不可避免的造成了输入点得增加。同理在输出信息时相比于网络,单机由于传递信息不如网络方便,因此往往需要有更多的输出点很难做到和网络一样集中管理。而且网络可以在网上完成输出信息的登记、审批等流程,操作简单方便,而单机则仍需要纸质的登记、审批等环节费时费力。

3“技术+制度”强化单机的管理

制度建设是涉密计算机保护的基础。近年来,为加强和规范涉密计算机的管理,国家保密局颁布了BMB系列标准,甚至在新的保密法中也对计算机泄密做出了相关的规定。只有通过制度建设才能建立起对涉密计算机安全有效运行的有效屏障。同时结合本单位实际情况,各军工单位也都制定了相应的计算机管理规章制度。以笔者所在的单位为例,保密处和信息中心依据国家相关的法律法规制定了一系列的计算机管理规章制度,如:《计算机及信息系统安全策略》、《涉及国家秘密的计算机信息系统安全保密管理规定》、《通信及办公自动化设备保密管理规定》、《内部计算机管理规定(试行)》等。这些管理规章制度首先明确了涉密计算机“谁使用、谁负责”的原则,主要从用户层面要求责任人要做好自身计算机的防护安全及数据保密措施;并规定了操作涉密计算机及配套的办公自动化设备的规范流程、审批手续,以及电子文档的密级标识等。

针对目前技术防护手段上存在的一些问题,我们必须将技术防护和制度管理相结合,通过制度来弥补技术上存在的不足。例如:

通过建立交叉审计制度,对各个部门的计算机管理员和保密员进行培训,在信息化部门和保密处进行审计的时候配合进行配合,解决了审计工作量大,人员不足的问题。

通过建立涉密载体管理制度,给每个涉密U盘和移动硬盘都指定专门的责任人负责进行管理,为每个涉密U盘配备“涉密U盘使用登记本”,规定除专人使用的涉密U盘,所有的U盘使用都必须进行登记。

在《计算机及信息系统安全策略》中明确规定涉密计算机必须按照要求设置3重口令(BIOS口令、用户口令、屏保口令),禁止使用默认口令、口令复杂度应符合相关要求,并按照要求定期更换密码。

中间机是信息交换的枢纽,因此首先要抓住源头建立严格的中间机使用制度,中间机制定专人进行管理,为每个部门配备“中间机使用登记审批本”,所有的数据交换必须经过部门领导的批准。在对涉密计算机进行审计的时候要对比涉密计算机的审计日志,和中间机的转换记录是否一致。

建立打印审批制度,每个部门尽量减少输出端口,做到“相对集中,有效控制”,为每台打印机配备“打印登记审批本”规定每台打印机的每次打印操作都要进行登记,打印涉密文件必须进行审批。在对涉密计算机进行审计的时候要对比打印审批登记记录与计算机审计日志是否一致。

建立严格详细的考核与奖惩制度,对于不按规定操作的行为,按照规定予以惩罚。

4 结论

尽管我们采取了各种技术上和管理上的措施,但实际上我们不可能完全消除涉密计算机在管理和使用上所存在的风险,而只能将风险控制在我们可以接受的范围之内。单机与网络相比存在的很多客观缺陷是无法弥补的,因此尽快提升信息化水平建立符合国家要求的涉密网络,才是提升涉密计算机技术管理水平的真正解决之道。

计算机的信息安全的根本在人,以目前计算机的防护水平即便是防护级别最高的涉密网络也很难防范使用者的故意泄密,因此做好涉密人员的保密教育和定期的监督检查工作是搞好所有保密工作的先决条件。总而言之涉密计算机的防护涉及到国家秘密的安全,是一个综合性的复杂问题,它不可能单靠某项技术或某项制度解决,所以应该综合各项安全技术、制度、管理等多项措施,才能保证国家秘密的安全。

摘要：信息安全特别是涉及国家秘密的信息安全,已经成为了人们特别关注的问题。本文介绍了单机状态下常见的技术防护手段,并指出了存在的不足和缺陷。然后针对实际中所存在的诸多问题,提出了通过技术与制度相结合的方式提高计算机安全的解决方案。

关键词：单机,管理,技术,制度

参考文献

[1]国家军工保密资格审查认证办公室,军工保密资格审查认证工作指导手册.北京:金城出版社.2009.

[2]莫泓铭,蔡智勇.基于“技术+制度”的校园网络管理方法研究.北京:网络安全与技术应用.2013.

[3]欧献勇.关于网络安全问题的研究,北京:网络安全与技术应用.2013.

基于单机片 篇3

计划经济条件下,一般只考虑单一品种、满负荷生产、稳定工况下的线性最优控制。市场条件下,产品种类繁多、产量随市场波动以及质量与价格竞争等,优化控制必须与调度相结合,实现多品种、变负荷、变工况下的动态生产调度。

给定存在于某个机器环境与加工约束中的待处理作业集,如何进行作业排序,是生产调度中的实际问题。

调度是在一些既定的约束条件下对作业进行排序,这些作业常常需要在一台设备上以特定的次序或顺序进行,从而优化一个或多个绩效指标。

具有提交时间与分类设置时间的单机成组作业调度是指在生产过程中,提交给某台机器的作业具有提交时间,此台设备完成该作业所需的加工(处理)时间、客户要求该项作业的完成时间(工期),而且这些作业不属于同一类别的作业。同一类别的作业连续处理时,机器不需要设置时间。不同类别的作业连续加工时,存在机器设置时间。调度的目标是总流程时间最短。

总流程时间最短的单机成组作业调度问题是NP难问题,不可能找到多项式时间可解的算法。对此问题的求解,文献[1]对作业分组并进行组内作业排序和作业组排序,提出了一种启发式算法,但问题描述较为简单,其求解结果与最优解有一定的误差,只能求得次优解。文献[2]对调度进行了分类,并提出了确定性单机模型的最优启发式调度策略,但未考虑最后作业的清理时间及在一些实例中只能达到次优解。文献[3]给出了带有定期维修的最小化作业延迟个数的单机调度。文献[4]给出了一个柔性车间调度系统。文献[5]综述了车间调度问题的研究方法,指出禁忌算法在组合优化、生产调度等领域已得到成功的应用。

本文基于改进禁忌搜索算法,对单机成组作业进行了调度,并与最优规则WSPT(Weighted Shortest Processing Time First)进行比较,仿真实验表明:改进的禁忌搜索算法能够找到最优解,其求解问题的灵活性明显优于其它算法。

2 问题的定义

按文献[2],一个调度问题可用三元组αβγ来描述。α域描述机器环境并包含单一一项;β域提供加工特征和约束的细节,可能根本不包含任何一项,也可能有多个选项;γ域描述最小化的目标,常常包含唯一的一项。

问题定义如下:

n为作业数;Ji为作业i的作业号;ri为作业i的提交时间;F为作业的类型集;Fi为作业i的类型;Pi为作业的加工时间;P为加工时间矩阵;ωi为作业i的权重,即代表每单位时间的持有成本,或者是已经附加到工作i上的价值;di为作业i的工期;S为由作业(类别)顺序决定的设置时间矩阵;Sjk为从作业j到作业k的设置时间;Ci为作业i的完成时间;L为候选集长度;S为候选集中优良解集长度。

对上述单机成组作业调度假设如下:机器一次只能加工一个作业,在机器上加工的作业不中断(即机器在加工过程中,没有机器维修设定)直到其被加工完成,机器在设置时不加工作业;每一个作业类的设置时间是固定的[1]。

为计算方便,将具有加工时间为零的作业称为零作业。机器空闲状态可视为一个零作业。此作业有如下参数:ri=0,Fi=1,Pi=0,di=0。

由作业顺序决定的设置时间说明如下:

设置时间矩阵S。当S12=6表示从作业1到作业2的顺序设置时间,也就是从机器空闲状态到作业2开始加工的设置时间。S34=9表示从作业3到作业4的设置时间。S41=16表示作业4是最后1个离开机器,则所需的清理时间为16分钟。

按照以上的表述,问题可归结为求解问题[2],即一个带有提交时间和顺序决定设置时间的单机调度问题。

当S=0,ωi=1(i=1,2,…,n)时,上述问题可归结为问题。

文献[4]提出并证明了加权最短时间优先规则(WSPT)对问题是最优的。

3 Tabu算法的改进

禁忌搜索是对局部搜索的一种改进。局部搜索的缺点就是太贪婪地对某一个局部区域以及其邻域搜索。禁忌搜索是对于找到的一部分局部最优解,有意识地避开它(但不是完全隔绝),从而获得更多的搜索区间。

禁忌搜索(Tabu Search)是一种启发式的邻域寻优算法,它运用禁忌表(Tabu List)记忆结构,来避免搜索过程的重复,通过激活原则来避免一些优良状态被禁忌,实现不完全的迭代搜索(iterative search)。禁忌搜索有一个隐含的假设,即一个解的邻域往往存在性能更好的解。其基本框架如下。

步骤1:确定一个初始可行解(见3.1初始解)x及其目标函数值z=f(x)。置禁忌表为空,TabuList=,最优解y=。把初始解视为当前解。

步骤2:While迭代次数p小于StopL(取作业数×30)继续以下步骤;否则,结束算法并输出优化结果。

步骤3:利用当前解x邻域函数产生若干邻域解。用单点插入法产生优良解集元素,用随机方法产生随机解集元素,生成x的邻域;顺序选取若干最优解,生成候选解集(Candidate List)。

步骤4:在候选解集中,判断激活准则是否满足从候选解集中选出最优解y,如果y不在禁忌表中,用最佳状态y替代x成为新的当前解,并用与y对应的禁忌对象替换最早进入禁忌表的禁忌对象,同时用y替换目前最好状态,然后转步骤6。如果y在禁忌表中,继续以下步骤。

步骤5:判断候选解集对应的各对象的禁忌属性,选择候选解集中非禁忌对象集中的最佳解为新的当前解,同时用与之对应的禁忌对象替换最早进入禁忌表的禁忌对象元素。步骤6:转步骤2。

禁忌搜索的初始解、禁忌列表、激活规则、邻域结构、候选解集、迭代次数会影响到算法的性能,其中初始解、邻域结构、候选解集是算法的关键。下面对以置换为搜索状态的组合优化问题,提出初始解算法、邻域结构与候选集的动态控制策略。

3.1 初始解

初始解(初始排序):采用了作业排序启发式算法,具体步骤如下:

步骤1:根据pi/ωi的值,按非降序列进行作业排序;

步骤2:按顺序从上述作业顺序中选取前两个作业进行调度,即把目标函数值(加工完成总时间)最小的作业顺序,作为前两个作业的调度方案;

步骤3:选取下一个作业,插入到已排好的前两个作业顺序中,插入位置应使目标函数值增长最小,直到最后一个作业,形成初始解。

3.2 邻域结构与候选集控制策略

禁忌搜索的邻域N构成如下:

其中,I为优良解集合,D为随机解集合。通过对邻域如上构造后,一方面可加强对当前优良解的邻域更为充分地搜索;另一方面可拓宽对其它区域的搜索,从而跳出局部最优,实现全局最优化。

3.2.1 优良解集的产生方法

在2.1求出初始解的基础上,为了保证或提高优良解集的优良性,按照优良解集的邻域可能有更好的解的假设,采用单点前插法产生集中性元素。

步骤1:随机产生一个整数,作为插入的位置点;

步骤2:随机产生一个整数,作为插入的作业号;

步骤3:在初始作业排序中删除要插入的作业号,并按随机产生的位置插入该作业,形成一个新的作业排序;

步骤4:根据优良解集的规模,按目标函数值的大小,将优良解排序。

3.2.2 随机解集的产生方法

步骤1:随机产生一个作业排序,并追加到随机解集中;

步骤2:根据随机解集的规模,按目标函数值的大小,将随机解排序。

3.2.3 动态确定优良候选解集与随机候选解集的规模

采用优良解候选集与随机解候选集自适应策略,动态地调整候选集中分别用于优良解集和随机解集的元素个数。见图1。

动态调整的规则如下:

初始S=L/2,即候选集中的优良解的元素和随机解元素各占一半。

若当前迭代搜索到当前最优解好于上一步迭代所得的最优解,则S=S+1;

若当前迭代搜索到当前最优解等于或劣于上一步迭代所得的最优解,则S=S-1;

为确保局部优良解,当S=1时,则S不再减小;为确保全局最优,当S=L-1时,则S不再增大。即候选集在迭代过程中始终同时包括有优良解集的元素和随机解集的元素,且至少1个。

3.3 激活准则、禁忌对象、禁忌表及其长度

采用基于适配值的原则,确定激活准则。当候选解全部被禁忌时,解禁最优候选解,并将其确定为当前状态和新的当前最好状态。

由于目标函数值为各作业的加权完成时间和,故禁忌对象选择为目标函数的变化大小。

从数据结构上讲,禁忌表是具有一定长度的先进先出的队列。使用禁忌表禁止搜索曾经访问过的解,从而禁止搜索中的局部循环。

禁忌表中的元素是当前目标函数值与已搜索的最优目标值之差。

禁忌长度是在不考虑激活准则的情况下,禁忌对象不允许被选取的最大次数,即禁忌对象在禁忌表中的任期。表越长,搜索的范围就越广泛,获得较好解的概率就大,不过增加了存储的空间和计算量。本文选取禁忌长度为Pnum为加工的作业数。

4 适配值函数的算法

适配值函数:适配值函数是对搜索进行评价,进而结合禁忌准则和激活准则来选取新的当前状态。

总流程时间定义为所有作业加工完成时间之和,它与设备的利用率是相关的。由于目标函数为总流程时间,所以可将目标函数值直接作为适配值函数。

目标函数的算法如下。

(1)如果作业i是第1个作业,即作业i所处的位置。

(2)如果作业i是第j个作业,1

当ri>Ck(Ck为第j-1位置上的作业k的完成时间),

(3)如果作业i是第j个作业,j=n,则:

当ri>Ck(Ck为第j-1位置上的作业k的完成时间),

Ci=Ski+ri+pi+Si1(Si1表示最后一道工序离开机器所需的清理(装卸)时间);

5 仿真实验

采用MATLAB6.5.1编程。程序首先构造了作业集,作业顺序决定的设置时间集,并分别存放于数据文件中。在构造作业顺序决定的设置时间集时,构造1个虚作业,不占用时间,以完成第1个作业装机的设置时间和最后1个作业离开机器时所需的清理时间,见表1、表2。本文在扬天T4900V计算机上进行了仿真实验,结果如下。

分钟

WSPT:加权最短加工时间优先规则;

EDD:最早工期优先规则;

FCFS:先到先服务优先规则;

LPT:最长加工时间优先规则;

CR:(距到期日所剩时间/处理时间)比率最小优先规则。

5.1 优化结果的可信性

用本文构造的改进禁忌搜索算法计算的有设置时间和提交时间的单机成组作业调度方案为5-4-2-1-3,从表3中可以看出,其结果是最优的,比文献[4]提出的WSPT启发式算法优,说明本文构造的禁忌搜索算法有较高的求解质量。

5.2 算法的实用性

通过优化调度,可缩短总流程时间(见表3)。与其它算法相比,优化调度后,可节省163分钟。

分钟

6 结论

禁忌搜索法是一种有目的的启发式搜索法,它与局部优化法相比陷入局部极小值的机率很小,比遗传算法、模拟退火法更易利用问题的特殊信息,因此它具有更强的全局搜索能力,在复杂与大型问题上有独特的效果[6]。

本文提出的基于改进禁忌搜索算法而建立的单机成组作业优化算法比已有的启发式算法有更好的性能。本算法在解决问题[2],作业量为60,用时t=14.0150秒。该算法适合于求解大规模的确定性的单机成组作业的各种调度问题,如解决等问题。

参考文献

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[5]熊锐,吴澄.车间生产调度问题的技术现状与发展趋势[J].清华大学学报(自然科学版),1998,38(10):55-60.

基于单机片 篇4

电力系统稳定和控制,一直以来是科研人员研究和解决的重要问题,当系统受到大的扰动,例如大型发电机组或者重要联络线的跳开,系统将会被迫分列为数个孤岛系统,如果孤岛内发电功率大于负荷消耗的功率,系统频率上升,可以通过调整发电机出力或者切机来恢复系统安全稳定;而一些孤岛将出现发电功率不能满足负荷功率的需求,系统中发电机出现严重的过负荷,系统频率将会迅速地下降,如果系统中无功容量不足,负荷母线的电压完全由发电机内电势决定,系统的频率和母线电压将会同时下降[1],带来系统的不稳定,甚至崩溃。

本文首先研究了电力系统的运行状态及其分类,阐明系统所处运行状态的特点和转换关系及应该采取的控制措施。以简单的单机负荷模型系统为研究对象,因为该模型更接近系统出现孤岛运行时的运行情况,能更直观地分析系统受扰后,功角、频率和电压的轨迹变化情况,便于分析和理解系统的稳定变化情况。采用经典的电力系统理论分析方法,并结合电路理论的相关知识,分析和建立了系统有功、无功功率约束的状态方程,接着对系统的运行状态进行分析,重点讨论其系统在稳定运行状态和紧急状态下电气量的变化情况。利用Matlab数学工具编程求解建立的系统状态方程,并分别仿真分析系统受到有功、无功功率两种扰动情况下,电压、频率和功角的变化情况,并指出其运行状态的变化过程。系统紧急状态下切负荷控制策略,对系统恢复稳定和保证系统安全运行具有重要的现实意义。

1 电力系统运行状态分析

电力系统运行状态是指在不同运行条件下,系统和设备的工作情况,根据不同的运行条件,可以把电力系统的运行状态分为正常运行状态、警戒状态、紧急(极端)状态、系统崩溃和恢复状态(图1)。各种运行状态以及相应的转换关系[2,3,4,5,6,7],详细的分类说明如下。

1)正常状态

电力系统正常运行时,系统元件负载不超过其额定值,系统频率和母线电压处于正常水平,应能供应全部负荷并有足够的稳定储备和有功、无功功率的备用容量。

电力系统正常运行发生概率较高的故障扰动时,应能依靠其正确配置的措施,如相应的网架结构及运行方式,正常动作的保护和自动装置,即可保护供电和可靠运行,但允许系统的稳定储备和备用容量降低而进入一个潜在不够安全的状态,即下述的警戒状态,此时应采用预防性控制或值班员操作使系统及时恢复正常安全运行。

2)警戒状态

在警戒状态下,电力系统运行的等式约束和不等式约束条件均能满足,仍能向用户供应质量合格的电能,但是系统不能再承受大扰动事件的发生,否则将导致损失负荷、母线电压和系统频率超越运行范围、功角不稳定、连锁反应、电压不稳定或某些其他不稳定情况,如果这一故障非常严重,则可能使系统从警戒状态直接进入极端状态,因此,在运行中应尽早发现电力系统由正常运行状态向警戒状态的转变,并及时采取预防性控制措施,例如调整有功及无功功率,消除潜在不安全因素,尽快恢复系统到正常状态。

3)紧急状态

在紧急状态下,某些系统元件的负载超出其定额,某些母线电压降低并且/或者设备负荷超出其短时紧急额定值,系统可能失去稳定。此时,系统仍然是完整的,应立即采取适当的紧急控制措施,如:故障清除、励磁控制、快关汽门、切机切负荷等,保持系统稳定性和主电网完整性,防止设备损坏和系统状态进一步恶化,仍有可能使系统恢复到警戒状态或正常状态。

如果紧急控制措施未能采取或者不能奏效,则系统将处于极端紧急状态,系统难以保持稳定运行,其结果是连锁反应停电并可能使系统的主要部分停机。在此状态下,部分母线电压和系统频率可能严重超越运行范围,系统中部分负荷可能严重超出其额定值而中断供电,破坏了系统稳定而进一步扩大事故,甚至造成系统崩溃。

4)系统崩溃

系统崩溃是指系统稳定破坏、故障连锁反应、系统频率崩溃和电压崩溃,导致大范围中断供电,被解列的部分系统或机组需要较长时间才能重新启动及恢复供电。系统崩溃是电力系统运行中必须尽一切力量防止发生的,系统必须考虑可能发生的极端严重故障情况,配备完善可靠的系统解列、足够的低频和低压减负荷措施等,以确保万无一失。

5)恢复状态

系统崩溃后,借助继电保护和自动装置将故障区隔离,阻止事故的继续扩大,待电力系统大体上稳定下来以后,如果仍有部分设备运行于额定能力范围之内,或者若干设备已重新启动,则系统进入恢复状态。根据系统的实际情况,系统可从这一状态恢复到警戒状态或正常运行状态。

目前,对电力系统的运行状态没有严格和统一的定义,通过这种电力系统运行状态的分析,可以使我们比较清晰地了解电力系统运行的概念机在各种情况下控制的特点,为研究电力系统紧急切负荷控制策略打下基础。

2 单机负荷模型系统分析

忽略发电机内部损失和电磁振荡,具有非常简单的电压调整AVR(Automatic Voltage Regulation, AVR) 的单机带负荷系统模型图,如图2 所示。采用直轴暂态模型[8,9],得到发电机转子运动的平衡方程式为

其中:Pm和PG分别为发电机的机械功率和电气功率;DG为发电机频率反应的调节系数;0和G分别为系统额定频率和发电机的频率;V10为系统的基准电压;Kv为电压调整增益。

负荷采用恒定功率因数的负荷模型,k为无功和有功功率的比值,得到负荷母线侧的频率和电压变化的方程式。

其中:Pd为系统负荷的有功功率;DL为频率对负荷有功的影响系数;Δw2为负荷母线的频率变化值; 为无功功率对电压变化的影响系数。

分析图2,忽略系统中的损耗,设系统的总阻抗X=XL+XG,传输线上的有功、无功功率传输是平衡的,则系统的潮流方程满足:

设,w =wG,且,把式(6)~式(8)的表达式代入式(1)、式(2)、式(4)和式(5)状态方程中,得到系统受到扰动后的代数方程组为

忽略系统的内部损耗,系统的有功、无功功率潮流方程满足:

通过求解方程式(9)~式(11),便可以得到系统功角、电压和频率的运行关系,进而可以分析系统受到扰动以后的变化轨迹。

2.1 系统稳定状态分析

当系统处于稳定运行状态时,即满足系统有功和无功功率平衡的约束条件,系统频率和电压的变化近似为0,电压偏差满足V10V1=0 ,由方程(9)变化得到

当系统受到干扰之后,若发电机的机械功率和负荷功率能够保持平衡(Pm=Pd),发电机转子上不存在加速功率,频率变化 Δw=0 ,系统维持稳定运行状态,可以确定变量的平衡方程为

方程式(13)、式(10)和式(11)组成系统稳态情况下的平衡关系方程,可以求解和分析系统在正常运行状态下的各个电气量之间的关系。

2.2 系统紧急状态分析

频率稳定分析即是分析系统受到大的扰动以后,系统中发电和用电之间的有功功率是否平衡的情况分析。电压稳定分析即是系统中无功分布是否平衡的状态分析,进而保证负荷正常供电电压的要求[10,11]。当系统中出现有功扰动,系统中发电机的机械功率和负荷功率不再平衡,使得Pm≠Pd时,发电机频率和电压都将发生变化,根据方程组(9),可以确定随时间的变化轨迹,如果发电机的输出功率和负荷功率差额较大,系统的频率将会迅速下降。

当发电机的无功出力在系统允许范围内时,满足QGmin≦QG≦QGmax,所以V1=V10恒定,即发电机母线电压恒定,这时系统的数学微分方程为

当发电机的无功存在上下限时,即系统受到干扰以后,无功达到QG=QGmin, max上下限时,发电机母线的电压V1是变化的,则系统的微分数学方程变为

由方程式(14)和式(15)可以确定系统无功是否充足的两种情况下,系统的变量随时间的变化轨迹。

3 算例仿真分析

假设该系统中的相关电气参数如下:;系统稳态情况下的起始运行条件为:;利用Matlab编程求解方程和进行仿真作图分析。

3.1 有功平衡仿真分析

假设系统在t=1 s时,系统发电机容量损失50%,即系统出现大的有功缺额,由稳定运行状态进入紧急状态,需要采取紧急切负荷控制策略对系统进行校正,在t=5 s时,切除相对应的50%过负荷量,当系统不考虑无功的容量限制时,系统动态特性如图3 所示。

从图3 可知,发电机损失50%的容量,系统出现严重有功缺额,从稳定运行进入紧急状态,频率迅速下降,由于频率下降减少了部分的负荷功率,负荷母线电压V2略微增加,在第5 s实施紧急切负荷控制,系统中的有功恢复平衡,频率逐渐地恢复到额定运行状态,因为切负荷操作时,负荷的无功被相应的切除了一部分,无功需求也减少一部分,母线电压V2数值将继续增加,系统的功角差 继续变小。通过在紧急状态实施紧急切负荷控制,系统到达一个新的稳定平衡点,恢复稳定运行。

3.2 无功平衡仿真分析

假设系统在t=1 s时,系统的无功平衡被破坏,无功需求从0.5 pu增加到0.6 pu,系统从稳定运行进入紧急状态,考虑系统的无功容量(Q=0.5 pu)限制时,系统的动态特性如图4 所示。当无功消耗在正常范围内,即保证发电机母线电压V1为恒定值,系统的动态特性如图5 所示。

从图4 和图5 看出,当系统受到严重的干扰,出现无功不平衡时,系统从稳定运行状态进入紧急状态,如果不采取相应的控制措施,系统将由紧急状态进入失稳状态,也就是极端紧急状态,电压迅速下降,引起受电压影响的负荷有功相应地迅速下降,接着系统的频率迅速增加,系统的频率和电压都将失去稳定,系统崩溃。当存在一定的无功支撑时,但是补偿量不足,虽然可以减缓系统电压崩溃的速度,但是系统仍然由紧急状态进入失稳状态。

5 结论

本文研究了电力系统运行状态及其之间的转换关系,基于单机负荷模型基础上,重点研究了系统紧急运行状态电气量的变化及其应该采取的控制措施,得到如下结论:

1)电力系统受到大的扰动,判断系统是否将进入紧急运行状态是关键的,此时采取切负荷等控制措施,阻止系统稳定的进一步破坏,进而保证系统有功、无功功率的平衡,恢复系统的稳定性。

基于单机片 篇5

关键词：手游,Android J2EE,斗地主,SQLite

1 系统开发工具

本系统主要采用了Eclipse开发工具, 运用Android程序语言, XMl布局方式及SQLite数据库存储数据来完成了该游戏的设计和实现。Eclipse是一款功能强大的集成开发工具, 可以满足我们大部分基于Android的程序设计。由于该游戏完全是基于Android语言开发设计的, 所以, 游戏的界面大部分是在XML中布局设计的, 也有小部分是在程序中设定界面视图的。在程序开发中, 界面中各组件功能的实现则用到Activity活动方法。

2 系统需求分析和概要设计

整个游戏主要分为玩家注册, 登陆界面、游戏Logo界面、游戏菜单界面和开始游戏这四大界面。玩家首先通过注册界面完成用户信息, 然后在登陆界面输入信息, 若输入信息正确就会显示登陆成功, 通过游戏Logo跳转到游戏菜单界面。在菜单界面中有四个按钮功能的实现, 通过开始游戏按钮可进去游戏中, 开始操作该斗地主游戏。

2.1 游戏研发方法

该斗地主游戏的开发过程完全遵守软件工程开发的流程。在开发的过程中, 采用了软件工程的设计思想, 用模块化设计方式, 将系统的各个功能模块分解出来, 设计出系统的模块化结构, 并根据游戏的具体要求, 详细地定义了游戏各个模块的具体功能。

2.2 游戏策划

该斗地主游戏主要分为四大模块, 洗牌及发牌模块设计、抢地主模块设计、出牌模块设计和判胜负模块设计。

2.4 游戏整体结构图的设计

首先都需要玩家注册游戏账号, 然后通过正确登录来开始游戏的操作。游戏菜单中, 有5个按钮可供玩家选择。分别是:开始游戏、游戏设置、游戏帮助、游戏关于、游戏退出。

2.5 功能需求

2.5.1 游戏注册、登录功能需求

只要玩家注册成功, 自动跳转到游戏登陆界面。登录界面需要玩家输入正确的账号、密码才能完成玩家的登录, 只要账号和密码有一项不正确就不能完成登陆。

2.5.2 游戏菜单功能需求

该游戏菜单中共设置了五个按钮, 每个按钮的功能都是一个常规游戏所必备的。五个按钮分别是“开始游戏”、“游戏设置”、“游戏帮助”、“游戏关于”、“游戏退出”。

2.5.3 游戏主界面功能需求

进入游戏的主界面, 系统首先添加两个机器人和一个用户玩家, 然后自动分发每人17张纸牌, 留3张做为底牌, 发牌结束后纸牌自动进行排序。这时在游戏界面上显示“抢地主”、“不抢”两个按钮。按钮选择是否抢地主, 谁抢到地主那三张底牌就归谁所有。当这三个玩家中任何一个, 首先把手中牌出完后, 游戏结束, 该玩家胜利。

3 详细设计

3.1 游戏玩家注册、登录设计

用户在玩该游戏时, 首先必须要在该游戏中注册玩家。然后, 通过正确的登录后才能操作该游戏。

用户登录包括:玩家账号, 玩家密码。

当玩家输入登录信息后, 会到SQLite数据库核对该玩家的昵称和密码是否正确, 如果无误的话玩家就可以登录到游戏中, 开始该游戏的操作。

3.2 开始游戏的详细设计

3.2.1 游戏设计

(1) 点击“开始游戏”按钮, 系统首先在手机屏幕左右两边和屏幕下方显示纸牌自动发牌动画, 左右电脑玩家的纸牌显示的是纸牌的背面, 而游戏玩家的纸牌是显示牌面的。发完纸牌后, 会自动按照花色和牌值, 从左到右, 牌面有大到小依次排开。界面中有“抢地主”和“不抢”两个按钮, 可供操作。游戏玩家点击“抢地主”按钮, 该玩家为地主玩家;若点击“不抢”按钮, 系统会在两个电脑玩家中随机产生个地主玩家。出现地主玩家后, 系统会把屏幕上面预留的三张底牌, 发给地主玩家, 并在游戏玩家旁边显示给玩家的个人信息。

(2) 玩家的出牌动作首先都会经过游戏算法规则的判定, 只有你所要出的牌比上家的权值大且类型一样, 才能画走你所要出的牌。否则, 即使你点击了出牌按钮, 也不会出现相应的出牌操作。

(3) 根据游戏玩家所出走的牌, 会在相应玩家的集合里显示自己所剩余的牌数。只有当玩家游戏集合中的牌数为0时, 游戏结束, 该玩家胜利。

(4) 游戏结束后, 显示再来一局对话框, 点击“再来一局”按钮, 重新开始一场游戏。

3.2.2 游戏功能类的设计

通过封装相应的纸牌类来实现游戏的规则。类Card?:卡片类 (牌) , 数据成员为坐标、牌宽、牌名、牌高、是否点击、是否背面。枚举?:包括单牌、对子、3带、连对、火箭、炸弹等。类Model:包括手数、权值和一组Vector类型的单张, 对子, 3带, 连子, 连牌, 飞机, 炸弹。

3.3 游戏算法的设计

游戏的算法, 首先解释下游戏的出牌手数。即在设定别的玩家都不要并且你满足出牌规则的情况下, 最多几次能把你手中所有的牌出完, 这几次就是你说出牌的手数。游戏的纸牌权值。即该游戏中纸牌类型的权重, 单牌最小, 炸弹最大。

结论

本次设计是基于Android的斗地主游戏的开发与实现, 主要包括游戏界面的设计和游戏算法的实现这两个方面。在开发的过程中, 采用了软件工程的设计思想, 用模块化设计方式, 将系统的各个功能模块分解出来, 设计出系统的模块化结构, 并根据游戏的具体要求, 详细地定义了游戏各个模块的具体功能。

参考文献

[1]Cay S.Horstmann, Gary Cornell.Java核心技术.机械工业出版社, 2008

[2]刘卫国, 姚昱禹.Android与J2ME平台间即时通信的研究与实现.电子工业出版社, 2008

[3]刘平.Android手机访问服务器的一种数据交互方法.北京:交通大学出版社, 2010

[4]孙卫琴.Tomcat与Java Web开发技术详解.第2版.北京:电子工业出版社, 2006

[5]波斯安耐克著.Java脚本编程:语言框架与模式.北京:机械工业出版社, 2008

基于单机片 篇6

电力系统稳定器(PSS)作为增加电力系统机电振荡阻尼的有效措施得到了广泛的应用[1~3]。但多机系统的PSS设计问题仍然没有得到很好解决。多机系统PSS的设计思路分为两种。一种是基于全系统模型的统一协调设计,如根据PSS作用敏感度的设计法[4],极点配置法[5],基于遗传算法的协调优化法[6,7]等。此外,与PSS并行发展的还有基于最优分散协调思想的最优励磁反馈控制设计法等[8]。统一协调设计方法充分利用全系统信息,具有较好的效果。但多数统一协调设计方法都面临所需数据量大、算法复杂、计算量大等问题,且部分方法物理概念不清晰,不便于现场技术人员理解和使用。另一种思路是把各机组与系统的关系近似等值成单机无穷大系统,然后基于单机无穷大系统设计该机组的PSS。基于单机无穷大系统设计PSS的方法非常丰富,如极点配置法[9]、相位补偿法、根轨迹法[10],自适应PSS设计法[11,12]等。基于单机无穷大系统设计PSS的优点是物理概念清晰,计算简单,方法成熟,便于现场人员对PSS进行整定。对指定机组求取等值单机无穷大系统是应用该方法的前提,此问题似乎简单,但相关分析很少[10,13],致使现场人员往往凭经验来确定等值单机无穷大系统的参数,难以保证PSS参数设置的合理性。

本文分析了基于系统节点导纳矩阵的等值单机无穷大系统求取方法,提出了一种基于多机系统Phillips-Heffron模型线性化矩阵的等值单机无穷大系统求取方法,基于这两种等值单机无穷大系统采用传统的相位补偿法设计各机组的PSS,并将所得结果与统一协调设计法的结果进行了比较。

1 基于单机无穷大系统的PSS设计

单机无穷大系统线性化模型[14]如图1所示。图中,励磁系统用含Ke和eT的一阶惯性环节表示;K1~K6则为线性化系数,表达式为:

式(1)中ex为发电机外接无穷大母线间的电抗,U为无穷大母线电压,Ut为发电机端电压,I为发电机定子电流,各运行参数均取工作点的数值。

UPSS是PSS输出信号。设PSS以转速偏差Δω为输入信号,其传递函数为

对单机无穷大系统,通常采用传统的相位补偿法设计PSS[2,13]。设计时,一般取s=jωn

(),并根据工程经验令机电模式的期望阻尼比ζn=0.3,复位时间常数T=3 s。

2 多机系统中求取等值单机无穷大系统的方法

对多机电力系统中指定机组的PSS设计,可将该机与系统近似等值为单机无穷大系统,再按照上述单机无穷大系统线性化模型和PSS的设计方法进行设计。显然,PSS的设计效果与等值单机无穷大系统的求取方法密切相关。

2.1 基于K阵的等值法

n机系统的线性化模型如图2所示[15]。图中系数Kkij为n阶线性化系数矩阵K1~K6(k=1,2,,6)矩阵的元素。

K1~K6阵中的非对角元素反映不同机组之间的动态关联,而对角元素则包含有不同机组之间的静态关联信息。据此,本文提出一种直接获取等值单机无穷大系统Phillips-Heffron模型的新方法,即忽略K1~K6阵中的非对角元素的影响,直接将其对角元素K1ii~K6ii作为图1中线性化系数K1~K6。

由于求取多机系统的特征根、校核PSS设计效果必然需要计算K1~K6阵。采用本方法直接利用K1~K6阵的对角元素即可进行PSS设计,没有附加的计算量,非常简便。

2.2 基于Y阵的等值法

消去中间节点、只保留发电机节点的多机系统节点电压方程为

式中:

文[13]提出用自导纳Yii近似计算第i台机与无穷大母线间的联系阻抗及等值无穷大母线的电压,形成如图3所示的等值单机无穷大系统。

图中

式中:机端电压Uti和定子电流Ii根据潮流计算结果确定。

显然,这种等值方法与系统规模和发电机与系统联系是否紧密有关,系统规模越大、发电机与系统联系越弱,等值效果越好。

基于Y阵求取等值单机无穷大系统及进行PSS设计,不仅需要计算等值参数,还要逐机进行线性化系数K1~K6的计算,而校核PSS设计效果还要计算K1~K6矩阵。因此,其不如上述基于K阵的直接获取等值单机无穷大系统Phillips-Heffron模型的方法简便。

3 算例及分析

本文以中国电科院6机系统和New England 10机系统为算例,基于上述两种方法分别求取指定机组的等值单机无穷大系统并设计PSS。然后在多机系统线性化模型中加入PSS,计算系统的特征根,分析机电模式的阻尼比。并与直接基于多机系统模型的全局PSS或最优励磁控制器的设计效果进行了比较。比较指标采用通行的最弱机电模式的阻尼比,即所谓最小阻尼比[6,7]。

3.1 6机系统算例

中国电科院6机系统接线图和详细数据见文献[8]。该系统1#机为等值机,6#机为调相机,二者不需设计PSS。加装PSS前后系统的机电模式示于表1。由表可见,加装PSS前系统虽然稳定,但最小阻尼比仅为0.0141。加入基于前述两种等值方法所设计的PSS后,所有机电模式的阻尼都有改善,其中最小阻尼比也分别提高到为0.041和0.043,效果均很显著。目前笔者尚无查到可供直接比较的基于多机模型的6机系统PSS优化设计结果。表1中列出采用最优分散协调励磁控制器[8]的控制效果,以资对比。

3.2 10机系统算例

New England 10机39节点系统接线图和详细数据见文献[5]。该系统6#机为等值机,不需设计PSS。加装PSS前后系统的机电模式示于表2。由表可见,加装PSS前,系统有4个不稳定模式。加入基于前述两种等值方法所设计的PSS后,系统成为稳定系统,且最小阻尼比也分别达到0.165 1和0.171 1,效果良好。文献[6]采用三种全局优化算法进行本算例系统的PSS设计,其中遗传算法的效果最好列于表2,其最小阻尼比为0.128 1。另外,文献[5]采用极点配置法对本算例系统设计PSS,效果也不如本文方法。限于篇幅,具体数据恕不列写。

在多机系统中,PSS往往是根据系统具体情况按照一定规则逐步增加投入数量的。这时,可能出现新增PSS恶化其他机电模式阻尼比甚至导致系统不稳定的现象。本算例4个不稳定的机电模式4、8和{6,9}分别与1#、5#和10#号机强相关,同时在这3台机上配置本文设计的PSS,然后根据PSS作用下的最小阻尼比机电模式与机组的强相关性在对应机组上添加PSS,如此类推,直到全部机组均配置上PSS。结果示于表3。由表可见,采用本文方法所设计的PSS,随着PSS数量的增加系统最小阻尼比也逐步增加,没有出现系统阻尼恶化的现象。对6机系统,结果类似。

由上可见,对以上两算例而言,采用两种基于等值单机无穷大系统的PSS设计方法设计多机系统PSS都很有效,且效果不比基于多机系统模型的全局设计方法差。

4 结论

(1)本文提出了一种基于多机系统PhillipsHeffron模型K1~K6矩阵对角元素的等值单机无穷大系统的求取方法。与基于Y阵的方法相比,这一方法计算量小,易于嵌入多机系统特征根计算分析程序,非常简便。