機電系統理論與技術

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機電系統理論與技術范文第1篇

電網調度自動化，簡單來說，就是運用現代自動化技術，對電網進行調度和管理。電網調度自動化是電力系統自動化的重要組成部分，也是非常關鍵的內容。在我國，根據實際情況，對電網調度進行了相應的等級劃分，由低到高依次為縣級電網調度、地區電網調度、省級電網調度、大區電網調度以及國家電網調度。以縣級電網調度自動化系統為例，其基本結構如下：在電網調度自動化中，計算機網絡系統是最為關鍵的部分，其與服務器、工作站、顯示器、變電站終端設備等在計算機系統的連接下形成了一個相對統一的整體，構成了電網調度自動化系統。在實際應用中，電網調度自動化所涉及的方面是非常廣泛的，不僅需要對電網運行數據進行實時采集，還需要對電網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的運行狀態和負荷能力進行預測，而這些功能的實現，都離不開計算機系統的支持。不同等級的電網調度對于計算機系統的需求也存在很大的差異，對于級別相對較低的電網調度自動化系統，可以選擇PC機作為服務器或者工作站；而對于級別相對較高的電網調度自動化系統，由于電網容量更大，結構更加復雜，對于計算機系統的需求也較高，需要選擇更加先進的計算機技術以及更加可靠的軟件支撐。

2.智能電網技術

智能電網的基本網絡結構如下：智能電網技術可以說是計算機技術與電力系統自動化技術有效結合的最佳范例，其中涵蓋著相當多的技術，不僅電網的調度需要依靠智能電網技術對全局進行控制，而且智能電網技術同時也覆蓋了發電、輸變電、配電、調度等環節，計算機技術也隨之深入到了電網運行的各個環節。在智能電網中，計算機技術的應用主要體現在穩定控制系統、調度自動化系統、柔流輸電等方面，而正是由于計算機技術的應用和發展，才使得智能電網技術變得突飛猛進。從目前來看，我國構建智能電網的主要目標之一，就是利用現代數字化技術進行電網的建設。而在這個過程中，必然需要計算機技術的支持。首先是通信系統，利用現代通信技術，智能電網可以更好的對電網運行數據進行采集、傳輸和保護，需要電網建設人員的重視。在智能電網中應用通信系統，可以對電網的功能進行擴展，提升電網對于風險的抵抗能力，保障電網運行的穩定性和可靠性。同時，用戶也可以通過通信系統，對智能電網服務系統進行訪問，對電力相關的問題進行實時在線咨詢，實行用戶與供電企業之間的良好溝通。其次是信息管理系統，其同樣是智能電網的重要組成部分，同樣是以計算機技術為基礎構建起來的。信息管理系統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。信息管理系統在智能電網中的作用是非常重要的，例如，信息的采集和處理可以實現對各種信息的記錄、歸類、總結，方便人們進行查詢；信息的集成可以有效提高智能電網的信息處理能力；信息顯示可以為用戶提供了解電網運行情況的平臺；對于信息安全的保障則能夠避免用戶信息的泄露，使得用戶的權益得到更好的保障。然后是網絡拓撲，未來智能電網的結構必然是向著穩定性強、靈活性高的方向發展，而我國能源分布不均勻的情況使得發電區域和用電區域相距甚遠，電力在傳輸過程中會出現大量的損耗。對此，我國在電力網絡中加強了對于計算機技術的應用，通過直流聯網工程等項目，對電網結構進行了優化和調整，從而有效確保了電網的經濟高效運行。

3.變電站自動化

在電力系統中，變電站以及相關輸配電線路的主要功能是方便供電企業與電力用戶的相互溝通和聯系。在應用計算機技術前，供電企業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。建設變電站自動化系統，融合計算機技術，可以極大地提高信息反饋效率，加強對于變電站的監控和管理，保證變電站的安全穩定運行。變電站自動化系統如下圖所示：在不斷的發展過程中，借助于計算機技術，變電站逐漸實現了自動化運行和管理，二次設備也開始朝著數字化的方向發展，并且隨著計算機技術的不斷深入，還將實現變電站的網絡化和集成化。變電站自動化系統的出現，一方面，可以有效簡化變電站的操作流程，實現無人值守，另一方面，也可以促進電網調度自動化的有效實現，必須得到電力技術人員的充分重視。

4．結語

機電系統理論與技術范文第2篇

[關鍵詞]電力系統自動化；智能技術；分析

1、電力系統自動化與智能技術的含義

電力系統自動化，從含義上是對電能生產、傳輸和管理實現自動化、自動調度和自動化管理；從種類上，它的分類較多，例如：電網調度自動化等。智能技術是智能計算機技術的簡稱，從含義上它包含體系結構和人機接口；從種類上，它的種類也較多，例如：模糊控制等。

智能技術是具備學習、適應及組織功能的行為，能夠對產品問題進行合適求解，解決傳統魯棒性控制和自適應控制無法解決出令人滿意結果的，非線性、時變性和不確定性的控制問題。目前，智能技術尚處于發展階段，但它已受到人們的普遍重視，廣泛應用于電力系統各個領域中，并取得了一定的實效。

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

模糊方法是一種對系統宏觀的控制，十分簡單而易于掌握，為隨機、非線性和不確定性系統的控制，提供了良好的途徑。將人的操作經驗用模糊關系來表示，通過模糊推理和決策方法，對復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驗不依賴被控對象模型，魯棒性較強。模糊控制技術的應用非常廣泛，與常規控制相比，其在提高模糊控制的控制品質，如：穩態誤差、超調等問題，自身的學習能力還不完善，因此要求系統具有完備的知識，對工業智能系統的設計而言是困難的，如模糊變結構控制、自適應或自組織模糊控制、自適應神經網絡控制、神經網絡變結構控制等。另一方面包含了各種智能控制方法之間的交叉結合，對電力系統這樣一個復雜的大系統來講，綜合智能控制更具備巨大的應用潛力。現在，在電力系統中研究較多的有神經網絡與專家系統的結合，專家系統與模糊控制的結合，神經網絡與模糊控制的結合，神經網絡、模糊控制與自適應控制的結合等方面。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用。智能集成化是綜合智能控制重要的技術發展方向，其可將多項智能技術相互結合于一體，不再單獨運用，各取優勢。如模糊技術和神經網絡的結合、神經網絡與模糊控制的結合、神經網絡與專家系統的結合等，這些都在電力系統自動化控制中有較多研究。

2、智能技術與電力系統自動化的結合

智能技術被應用在電力系統自動化中，進一步完善和發展了電力系統自動化。智能系統在電力系統中的有效應用，不僅協調了電力系統發展的不成熟性和該系統本身的不穩定性，還滿足了公眾對于相對廉價、便利的電力網絡的需求。所以，智能技術作為一種技術被應用于電力系統自動化中。

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

3、將智能技術應用到電力系統自動化中的具體做法

3.1模糊控制在電力系統自動化中的應用

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代的方法，與建立常規的模式相比，更具優越性、相對簡單。例如，交通信號燈的轉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二維模糊控制器。洗衣機可根據清洗過程中水質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、監測發動機的情況。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域。

3.2神經網絡系統在電力系統自動化中的應用

神經網絡控制技術具有與電力系統自動化相適應的性質“非線性特性”，同時，其還具有自我學習與自我組織的能力，以及具有強壯的網絡系統和處理的能力。因此，大量的、簡單的神經元構成了神經網絡控制技術，有了神經網絡控制方式。神經網絡利用一定的學習算法，將隱藏在其連接權值上的大量信息進行了調節權值，從而實現了非線性的復雜映射，從m維空間到n維空間。這個概念被應用于許多領域，如：自動控制領域；處理組合優化問題；模式識別；圖像處理；傳感信號處理和醫學領域等。因為人體與疾病之間的關鏈非常復雜，因此神經網絡控制技術也被廣泛應用到醫學上的多個領域，例如：醫學專家系統中的麻醉和危重醫學相關領域的研究等。由上述舉例，我們可以知道神經網絡控制技術適用于電力系統自動化，具有廣泛性和通用性，能夠適應于其他不同的領域。

3.3專家系統控制在電力系統自動化中的應用

專家系統控制能及時處理和辨識發生故障的電力系統，最大限度地降低網絡阻滯或延遲給人們帶來的危險和不便。專家系統在電力系統中有較為廣泛的應用范圍，例如能夠辨識電力系統所處的狀態：警告狀態或緊急狀態、緊急的處理、系統恢復控制、系統規劃、切負荷和電壓無功控制、故障點距離的測量、做出短期負荷預報、所處狀態的安全分析以及先進的人機接口等方面。在電梯控制中的應用，隨著科技的日新月異，電梯的制作技術也在不斷地發展與更新，由簡單逐漸趨向于復雜化，現在，在電梯即將出廠時，會有專門的工作人員進行調試，但當安裝好后，電梯一旦出現故障時，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，這是由于電梯構造復雜化了，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，專家系統控制適用于電力系統自動化。

3.4綜合智能系統在電力系統自動化中的應用

綜合智能系統根據模糊控制結構有效、合理地將這些控制方法結合起來，以完善電力系統自動化，使其能夠具備穩定性、協調性和簡易性。由于智能控制方法之間的交叉結合，一般人們會將其進行如下組合進行分析，例如：神經系統與專家系統的結合；專家系統和模糊控制的結合；神經網絡與模糊控制的結合；神經網絡、模糊控制與自適應控制的結合等方面。

機電系統理論與技術范文第3篇

關鍵詞：ORC循環發電；工質；熱力原理

中圖分類號：O414.1 文獻標識碼：A 文章編號：

低溫熱能有機物發電主要是基于ORC循環發電系統，是一種優良的低溫型熱能有機物發電系統。其以低沸點的有機物工質，進而在溫度較低的環境下，做到節能高效的熱能利用。同時，對于系統的工質選擇非常重要，尤其是其熱力性質的滿足，是系統良好運行機能的基礎。并且，在ORC系統的構建中，要明確好各參數的計算與處理。

1基于ORC循環下的有機物工質分析

1）有機物工質的性質分析。有機物工質作為一種節能高效型媒介，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，是衡量工質指標的重要依據。

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

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

②工質的干濕。有機工質在干濕的控制，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工質的干濕，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。基于曲線的變化率，可以合理的表現出工質的干濕程度。并且，當曲線的曲率趨于零時，說明工質是絕熱工質。研究發現，當曲線的曲率小于零時，工質的濕度較大，是濕工質。相應地，曲率大于零時，工質含水量較少，可以視為干工質。

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

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

2ORC循環系統的構建

ORC循環系統的構建中，需要明確好其工作原理，尤其是循環發電系統的模型建立，是ORC循環系統構建的基礎。往下基于ORC循環系統的工作原理和效率展開論述。

1）循環系統的熱力原理。循環系統中的工質是熱能與機械能相互轉化的媒介，是在膨脹條件下的平移做功。并且，工質的運動熱能在冷凝器中釋放。工質的運動能力主要由泵提供，而且工質吸收了低溫熱能。工質在整個的做功過程中，其經歷了加熱、沸騰、加熱的循環過程。因此，ORC具有節能高效的性能，對于系統的余熱，可以進行回收利用。當然，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系統的構建中，大量采用絕緣工質，其在使用中的過程中，要保證好充分的熱度，進而使得工質的干度在安全范圍之內。

2）ORC發電系統的效率。ORC循環系統的發電效率主要由系統內耗和透平做功而決定。尤其是工質對于熱能的吸收量，直接影響系統的熱能轉化率。同時，泵作為主要系統內耗，其在系統的構建中需要強化控制。并且，工質的膨脹做功量，也是發電系效率的重要因素。在對于功率一定的系統構建中，其主要以透平流量為指標，通過控制工質各狀態下的比容。

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

不同膨脹率下的工質，其效率是不一樣的。ORC系統的效率與膨脹率呈現出線性關系，即ORC系統的效率隨著膨脹率的增大呈現出增大的趨勢。由曲線的研究發現，當膨脹率趨于3.0時，其系統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，工質平移做功量和吸收量增加，進而增大了系統的熱能利用效率。所以，在系統功率的創造時，要基于系統發電的設計量，合理地控制熱能的相對吸收量。

在參數的分析中，關于流量的分析非常關鍵。對于同一工質而言，其流量與膨脹率呈反比。因此，在系統功率的設計中，要適當的增大膨脹率，進而加大工質的功率。同時，對于不同參數值的工質，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，其流量不同，進而做功量也不同。當然，在對于相關參數的計算中，關于環保元素的參數的控制也是非常重要的。也就是說，工質的選擇上，不僅需要針對于其性質，而且對于環保性能的控制，也是實現ORC系統性能的關鍵。

3結束語

在ORC循環系統中，工質的性能對于循環系統的形成具有極大的影響力。工質是實現熱能與機械能相互轉化的媒介，不同的有機物工質，可產生不同的熱能。并且，ORC的不同有機物工質模式，實現了能量的多級利用，減少了熱能吸收時的損失。同時，在綠色環保理念的背景之下，有機物工質可以很好地實現發電系統的節能高效。

參考文獻

[1]黃曉艷,王華,王輝濤.超臨界有機朗肯循環低溫佘熱發電系統的分析[J].工業加熱,2009,3:22-24.

[2]張福濱.水泥窯純低溫余熱發電有機工質循環技術的應用探討[J].節能技術,2003,21(4):23-25.

[3]裴剛,李晶,季杰.不同有機工質對太陽能低溫熱發電效率的影響[J].太陽能學報,2010,31(5): 581-587.

機電系統理論與技術范文第4篇

關鍵詞：機電；控制系統；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運行狀態的監測，結合故障表現形式，利用專業技術來確定故障發生原因，作為系統運行管理與維護的重要依據，爭取不斷提高系統運行綜合效率。

1 機電控制系統運行原理

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

（2）控制方式。1）開環控制。與其他控制方式相比，此種方式應用最為簡單，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，而造成控制參數出現偏差，降低控制效果。特行參數擾后，將會直接反應到被控量上，使得被控量與即給定量出現偏差，且系統無法自主修正，影響控制準確性。2）閉環控制。以偏差調節閉環控制方式，在應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循環閉路傳送，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）復合控制。此種控制方式即將開環控制與閉環控制進行組合的方法，將閉環控制回路作為基礎，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控制精度，對外界因素影響產生的偏差進行糾偏調整。此種控制方式在實際應用中，主要擾動已經被有效補償，降低了反饋控制系統設計難度，具有良好的控制效果。

2 系統故障診斷要點

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

（2）故障診斷。故障診斷即根據各項運行數據的殘差方向以及結構，來確定故障發生位置，并根據故障表現形式判斷其種類，初步判斷故障發生時間與原因，然后采取專業技術進行詳細分析，最后根據結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，應以影響程度大小為依據，便于處理措施的選擇。而最后階段的故障評價與處理，應根據診斷結果，綜合故障類型、影響程度等，來確定修復處理技術，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測和實驗性測試兩部分，故障監測主要在故障發生前展開，診斷對象處于正常作業狀態，通過對其進行在線測試，預測可能會出現的故障。而實驗性測試則是在故障發生后進行，通過測試能夠及時定位故障位置，并根據故障特點進行分類。且在進行實驗性測試時，需要停止診斷對象作業，提高測試結果準確性。

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

3 機電控制系統故障診斷策略

機電控制系統故障診斷，主要包括兩個方面，即檢測設備運行狀態，以及對發現的設備故障進行診斷分析，以此來及時消除存在的各類問題，保證系統可以正常運行。我國機電控制系統診斷研究比較晚，很多診斷技術在實際應用中還不成熟，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、故障診斷灰色系統理論與方法、故障樹分析診斷方法以及故障診斷專家系統理論與方法。對于不同的診斷方法，所對應的情況不同，在選擇時需要從實際情況出發，總結故障表現形式，來選擇合適的診斷方法，判斷故障發生原因，并以此為基礎確定故障處理措施。

例如機電控制系統出現內部控制干擾故障，便需要對內部結構進行診斷，確定系統工藝、結構、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，因為內部干擾具有很強的偶然性和隨機性。內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擾、反射噪聲以及饋電系統干擾。另外，控制系統還存在外部干擾故障，主要是外部裝置串擾到內部裝置，干擾形式比較多，如雷擊、閃電等自然因素對系統結構產生的干擾。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，安排專業人員負責，有效檢測造成故障發生的原因，且有目的性的采取措施進行處理，維持系統的正常運行。

4 結束語

對機電控制系統進行故障診斷，需要基于系統結構特點進行分析，確定故障診斷要求，按照專業規范，對控制系統進行診斷，及時發現可能會出現的故障隱患，而對于已經出現的故障，則需要確定其發生原因，并進行分類，選擇有效的措施進行處理，保證系統能夠正常運行。

參考文獻：

[1]宋麒麟.數控機床控制及故障診斷系統設計與實現[D].華東理工大學，2012.

[2]徐玲玲.民機機電系統故障診斷研究[D].南京航空航天大學，2011.

機電系統理論與技術范文第5篇

關鍵詞：電力系統 非線性控制 反饋線性化方法

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

一、基于電力系統非線性模型的設計

通常對非線性系統進行控制主要有兩大類處理方法：①先將非線性系統在某一鄰域內進行反饋線性化，然后運用現代控制理論的思想進行控制的設計，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直接應用非線性控制理論的結果，如變結構方法、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坐標變換，根據變換后的系統設計非線性反饋，實現非線性系統的精確線性化。微分幾何方法適合仿射非線性系統。這種方法具有堅實的理論基礎，但其控制律的推導對于數學基礎要求較高，同時非線性反饋的引入令控制器結構復雜，限制了它在工程中的運用。

1.2 直接反饋線性化方法（DFL）

DFL方法不需要進行復雜的坐標變換和大量數學推導，具有計算簡單、物理概念清晰的優點，便于工程應用。運用DFL方法設計了新型變結構勵磁和綜合控制器，仿真表明該控制器提高了系統的暫態穩定性和故障后的電壓調節性能。

1.3 Lyapunov直接法

Lyapunov 直接法由于直接考慮了系統的非線性特性，且物理概念清晰，在電力系統暫態穩定的分析及控制器的設計中得到了廣泛的應用。基于Lyapunov直接法研究了非線性勵磁控制，數字仿真和基于微機實現的控制裝置驗證了所提出的控制規律的有效性。

1.4 無源系統理論

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

對于存在干擾的系統來說，為了使得系統內部穩定，可依靠無源理論來構造反饋控制器，使得相應的閉環系統無源而保持內部穩定。一般來說，無源性、穩定性與最優性密切相關，但是Lyapunov 函數的構造還沒有規律可循，需要經一步研究。

1.5 自適應控制

自適應控制的研究對象是具有一定程度不確定性的系統。自適應控制器能夠修正自己的特性以適應對象和擾動的動態變化。采用自適應控制技術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

基于人工神經網絡（ANN）、模糊控制（FC）和專家系統（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、自學習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點，使之可以綜合解決多機電力系統控制所面臨的諸多問題。應用ANN 實現了勵磁、快關汽門和電阻掣動三種不同控制器的最優綜合控制。用模糊控制與線性最優控制結合實現了非線性自適應變增益勵磁控制，彌補了固定增益的線性最優勵磁控制對大、小干擾或不同目標采用折中設計和無法考慮強非線性約束的不足。

二、結束語

非線性控制理論在電力系統中成功的應用明顯地提高了電力系統暫態穩定性，對增強電壓穩定性也有顯著的作用。不過，由于非線性系統控制問題的復雜性，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控制問題。另外，具體的電力系統控制問題有其自身的復雜性，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模型設計，而在實際多機電力系統中，如何得到分散解耦控制并加以妥善協調，進而提高整個系統的穩定性是值得研究的問題。

參考文獻：

[1]盧強，孫元章.電力系統非線性控制[M].北京：科學出版社，1993.

[2]胡躍明.非線性控制系統理論與應用[M].北京：國防工業出版社，2002.