基于贝塞尔控制点优化控制切换系统(IJISA-V4-N7-2)

基于贝塞尔控制点优化控制切换系统(IJISA-V4-N7-2)
基于贝塞尔控制点优化控制切换系统(IJISA-V4-N7-2)

I.J. Intelligent Systems and Applications, 2012, 7, 16-22

Published Online June 2012 in MECS (https://www.360docs.net/doc/7b16046616.html,/)

DOI: 10.5815/ijisa.2012.07.02

Optimal Control of Switched Systems based on

Bezier Control Points

FatemeGhomanjani

Dept. of Applied Mathematics, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

fatemeghomanjani@https://www.360docs.net/doc/7b16046616.html,

Mohammad HadiFarahi

Dept. of Applied Mathematics, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

farahi@um.ac.ir

Abstract—This paper presents a new approach for solving optimal control problems for switched systems. We focus on problems in which a pre-specified sequence of active subsystems is given. For such problems, we need to seek both the optimal switching instants and the optimal continuous inputs. A Bezier control points method is applied for solving an optimal control problem which is supervised by a switched dynamic system. Two steps of approximation exist here. First, the time interval is divided into sub-intervals. Second, the trajectory and control functions are approximatedby Bezier curves in each subinterval. Bezier curves have been considered as piecewise polynomials of degree , then they will be determined by control points on any subinterval. The optimal control problem is there by converted into a nonlinear programming problem (NLP), which can be solved by known algorithms. However in this paper the MATLAB optimization routine FMINCON is used for solving resulting NLP.

Index Terms—switched dynamical system, Bezier control points, optimal control.

I.Introduction

A switched system is composed of some subsystems and a switching law. The switching law defines the order of the subsystems which have to be activated at specified switching instants during the planning horizon. Many real world applications face switched systems, such as the control of mechanical systems, automotive industry, aircraft and air traffic control and switching power convertors (details can be found in [1-7]).

The objective of problems related to optimal control of switched systems is to find a switching law and a control function in a way that some performance criteria are minimized with respect to imposed constraints on state and control variables. These groups of optimal control problems are of theoretical and practical importance, so they have been taken into special consideration ([8-12]).

For switched system with linear component systems, the defect of optimal control switching has absorbed several researcher's attention recently. For instance, Egerstedt, et al. [13] presented such an accurate method and algorithm that is able to compute the minimum number of switching for changing from one state to another and Xu, and Antsakalis [14], addressed the problem of determining the switch instants.

These results, like most of the results in the literature, make open-loop and are based on pre-selecting a finite number of switching and optimization of the switching instance against a cost functional. For these open-loop solutions, the result of optimization can be enhanced if the number of switching is allowed to increase but since these methods use a search algorithm, the cast of computation increases very suddenly. Xu, and Zhai [15] continued their recent study on practical stabilizability of discrete-time (DT) switched systems, and they proved a sufficient condition for -practical asymptotic stabilizability. On the basis of their approach, they also presented several new sufficient conditions for global -practical asymptotic stabilizability of such a class of systems.

Niua, and Zhaoa [16] surveyed the problem of stabilization and -gain analysis for a class of cascade switched nonlinear systems by using the average dwell-time method. First, when all subsystems were stabilizable, they designed a state feedback controller and an average dwell-time scheme, which guaranteed that the corresponding closed-loop system was globally asymptotically stable and had a weighted -gain. Then, they extended the result to the case where not all subsystems were stabilizable, under the condition that the activation time ratio between stabilizable subsystems and unstabilizable ones was not less than a specified constant, also they derived sufficient conditions for the stabilization and weighted -gain property.

In this work, a class of optimal switching problems have been considered such that the switching instants and the control function have to be found optimally

under the condition of defined order of the subsystems. The purpose of this paper is to propose an efficient computational algorithm based on Bezier curves introduced in [3] for solving these type of optimal switching problems.

This paper is organized as follows: In Sections 2 and 3, the basic problem will be introduced. Two examples will be presented in Section 4 and solved by the proposed method. And at last, Section 5 will discuss about conclusion.

II.Switched Systems

A switched systems composing of following subsystems considered as follows:

()( ()()) *+ (1) where(), ()and for each

is continuously differentiable with respect to its arguments. To control a switched system, a continuous input as well as a switching sequence have to been selected. A switching sequence with

, -adjusts the order of active subsystems and is defined as:

*()()()+ (2) where and for Here, ( )indicates that at instant , the system switches from subsystem to subsystem therefore subsystem is active during time interval , ) (, - if). In order a

switched system to be well-behaved, only nonZeno sequences are considered which switch at most a finite number of times in , -, though different sequences may be of different numbers of switchings. If is regarded as a discrete input, then the overall control input on the system is the pair ( ). It is mentioned that the discriminately factor for a switched system from a general hybrid system is its continuous state which doesn’t represent jumps at switching instants. Hence, the computation of continuous inputs becomes favorable via the application of conventional optimal control methods.

This paper goals at minimizing cost functional over two subsystems solution as the following form

. ( )/∫ ( ()())

() ( ()()) ,) ( ) () ( ()()) [ ] ( )

()() (3)

where ()( ()())() ( ()()), and () ( ()())are known vectors functions, and and are known values in . We assume ()( ()()) and()( ()()) are vector functions, which their elements assumed to be polynomials defined on , ) and , -, respectively. We need to impose continuity on () and its first derivative which these constraints is appeared in Section 3.

Without lose of generality just for simplicity, the case of two subsystems are considered in which the subsystems ( ) and ( ) in (3) are active in

, )and , -, respectively (is switching instant which has to be determined). Applying developed methods on problems with several subsystems with more than one switching is straightforward [14].

Problem (3) can be converted into a new problem. A state variable is introduced corresponding to switching instant . Let satisfy

(4)

() (5) Now, a new variable is introduced. Define a piecewise linear relationship between and as follows:

{

( )

( )( ) (6)

Obviously, corresponds to , to , and to . By substituting and in ( )and ( ) in equations ( ) and ( ) of (3), now these equations are converted into the following equivalent forms:

( )()( ()()) (7)

(8) where,)and

( )( ) ( ()()) (9)

(10) where , -, and

()(()) (11) Now the target is to find and (),-such that the cost functional

( ())∫()()∫(

) (() (12) to be minimized.

Remark 1: The equivalent problem (7)-(12) provides us with no more varying switching instant and consequently it is conventional. Since actually is an

unknown constant while , -, thus isregarded as unknown parameter for optimal control problem with cost (12) and subsystems (7)-(11), that is, Problem (7)-(11) with cost functional (12) can be regarded as an optimal control problem parameterized by switching instant It is worth noting that by considering as a parameter, thedimension of new problem is the same as that of first problem. In fact, this situation is valid when considering more than one switching.

III.Statement of Problem

Consider the optimal control of time varying system (7)-(11) with cost functional (12). Divide the interval ,- into a set of grid points such that

where , and is a positive integer. Let [ ] for . Then, for the above optimal control problem can be decomposed to the following suboptimal control problems:

∫, )() ( )

,)

∫, -( ) ( ) ,-

( )

, )

()( ()())

( )

, -

( ) ( ()())

,-

()(())

(13) where()( ()()) and () ( ()())are respectively vectors of ( ) and ( ) which are considered in and , )and , -are respectively characteristic functions of( ()()) and ( ()()). Also

{

( ())

Zheng, et al. [3] shown the convergence of the subdivision scheme as the interval width approaches zero. Our strategy is using Bezier curves to approximate the solutions ( ) and ( ) by ( ) and ( )respectively, where ( ) and ( ) are given below. Individual Bezier curves that are defined over the subintervals are joined together to form the Bezier spline curves. For define the Bezier polynomials of degree n that approximate the actions of ( ) and ( ) over the interval [ ] as follows

()∑()

()∑() (14) where

()./( )( )

is the Bernstein polynomial of degree n over the interval , -, and are respectively and ordered vectors from the control points (see [3]). By substituting (14) in (13), one may define ()for , - as

(), )() ( )

, -

( ) ( )

Let ()∑()( ) and ()

∑()( ) where ()and ()are respectively characteristic functions of ( )and ()for [ ] Beside the boundary conditions on (), in nodes, there are also continuity constraints imposed on each successive pair of Bezier curves. Since the differential equation is of first order, the continuity of (or ) and its first derivative gives

( )( )( )( ) (15)

Thus the vector of control points (

) must satisfy

( )( )

( )( )( )(

)(16)

One may recall that is an ordered vector. This approach is called the subdivision scheme (or -refinement in the finite element literature).

Note 1:If we consider the continuity of , the following constraints will be added to constraints (16),

( )( )

( )( )

( )( )

where the so-called ( )is an ordered vector.

Now, we define residual function in ?as follows

∑ | | ∑ | |

where is norm and is a sufficiently large penalty parameter. Our aim is to solve the following problem over ?:

( )

, )

()( ()())

( )

, -

( ) ( ()())

( )( )( )( )

()(())

(17) The optimal control problem is thereby converted into a nonlinear programming problem (NLP), which can be solved by known algorithms. However in this paper the MATLAB optimization routine FMINCON is used for solving resulting NLP.

Note 2:In problem (3), if ( ) is unknown, then we set . IV.Numerical Examples

In applying the method, in Example 4.1 and 4.2, we choose the Bezier curves as piecewise polynomials of degree .

Example IV.1: Consider the following optimal control

problem (see[17]):

((())(()))

∫( )

()01()??()

()01()??()

()? ( )( )???

Let and, By using mentioned algorithm with active-set method, after 2 iterations, we found that the switched instant is and the approximated objective function by this method is .

From (17), one can find the following solution.

()

{

()

{ and,

()

{

The computation takes seconds of CPU time when it is performed using Matlab on an AMD Athelon X PC with GB of RAM. The graphs of approximated()( ) and approximated control are shown respectively in Figures 1, 2 and 3.

Note that the exact optimal solution for this problem is (see [17]) ( )

Fig.1 The graph of approximated ( )

Fig.2 The graph of approximated ( )

Fig.3 The graph of approximated control

Example IV.2 Consider the following optimal control

problem (see[14]):

(( ( ) ) ( ( ) ) )

∫(( ( ) ) ( ))

( ) 0

1 ( ) ?

? ( )

( ) 0 1 ( ) ?

? ( )

( ) ? ( ) ( )? ? ?

Let and, By using mentioned algorithm, we found that the switched instant is and the approximated objective function by this method is . From (17), one can find the following solution.

( ) {

()

{

and,

()

{

The graphs of approximated trajectories, and approximated control are shown respectively in Figures 4 and 5.

Fig.4 The graphs of approximated trajectories

Fig.5 The graph of approximated control

V.Conclusions

In this paper, we studied optimal control problems for switched systems in which a pre-specified sequence

of

active subsystems is given. Based on Bezier control points, we proposed a method to obtain the approximated trajectories and control. This note first transcribes an optimal control problem in to an equivalent problem parameterized by the switching instants and then uses the Bezier control points method. The original new problem is converted into a nonlinear programming problem (NLP) by applying Bezier control points method, whereas the MATLAB optimization routine FMINCON is used for solving resulting NLP. Numerical example shows that the proposed method is efficient and very easy to use. References

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controllers for hybrid systems: stability and

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Fateme Ghomanjani is a PHD student in control theory at the Department of Applied Mathematics, Ferdowsi University of Mashhad, Iran. She received her B.S and M.Sc respectively in Applied Mathematics and Operation Research from Ferdowsi University of Mashhad in 2006, 2008. Her scientific interests include optimal control, optimization, delay differential equations, and switched systems.

Mohammad Hadi Farahi is a Full Professor at the Department of Applied Mathematics, School of Mathematics, Ferdowsi University of Mashhad, Iran. He obtained his B.S, M.Sc and PHD, respectively in Ferdowsi University of Mashhad, Iran in 1972, Branel University, UK in 1978, and Leeds University, Uk in 1996. He has published more than 50 technical paper in international journals, and also four textbooks. His scientific interests include optimal control, optimization, sliding mode control, bio-mathematics, ODE’s, PDE’s, and approximation techniques.

VC实现贝塞尔曲线绘制

VC实现贝塞尔曲线绘制 摘要:本文主要通过对Bezier曲线的几何图形的进一步理解,探讨其具体的控制方法,结合具体绘制实际分析理论描述对控制点计算理解的偏差,统一了认识;结合曲线绘制函数PolyBezier()具体的要求,实现VC环境下简单的曲线绘制方法研究。 关键词:贝塞尔曲线;PolyBezier;曲线连续性 1贝塞尔曲线描述 贝赛尔曲线的每一个顶点都有两个控制点,用于控制在该顶点两侧的曲线的弧度。所以本函数的顶点数组的记录方式是:控制点+顶点+控制点+控制点+顶点+控制点+……。所以两个顶点之间的曲线是由两个顶点以及两个顶

点之间的控制点来决定的。一条贝塞尔样条由4个定义点定义:两个端点和两个控制点。 2曲线的绘制方法 2.1PolyBezier函数 PolyBezier函数用于画贝赛尔样条曲线,原型:BOOL PolyBezier(HDC,hdc,CONST POINT *lppt,DWORD cPoints);参数:hdc:指定的设备环境句柄。Lppt:POINT结构数组的指针,包括了样条端点和控制点的坐标、其顺序是起点的坐标、起点的控制点的坐标、终点的控制点的坐标和终点的坐标。cPoints:指明数组中的点的个数。本文中绘制曲线主要用到这个函数。 2.2一阶连续性 图1所示为一段Bezier曲线经过p0、p1两个端点,要绘制经过它们的曲线需要再确定k1、K2两个控制点,这条曲线最终是由p0、k1、k2、p1四个点决定。图2为经过p0、p1(p2)、p3的一段连续曲线,可以看出,它是由p0-p1及p2-p3两段曲线组成,连续的贝塞尔曲线会把前一个终止点当作起始点:即p1=p2。 要绘制如图2所示曲线,关键在于确定k0、k1、k2、k3四个控制点方法,一般是根据两段曲线连续(即一阶连续性:两个相邻曲线段在交点处有相同的一阶导数)条件来得出。总的来说,就是k0p0 连线即为曲线在p0处切线,k1p1连

火力发电厂协调控制系统的分析

大型火电厂锅炉-汽轮机组协调控制系统的分析 上海发电设备成套设计研究所杨景祺 目前我国火电站领域的技术具有快速的发展,单元机组的容量已从300MW 发展到600MW,外高桥电厂单元机组容量已达到900MW。DCS系统在火电站的成功应用,大大提高了电站控制领域的自动化投入水平。本文主要对大型火电机组的两种主要炉型—汽包炉和直流炉机组的协调控制系统的设计机理进行概要性的说明。 1.协调控制系统的功能和主要含义 协调控制系统是我国在80年代引进的火电站控制理念,主要设计思想是将锅炉和汽机作为一个整体,完成对机组负荷、锅炉主汽压力的控制,达到锅炉风、水、煤的协调动作。对于协调控制系统而言包含三层含义:机组与电网需求的协调、锅炉汽轮机协调以及锅炉风、水、煤子系统的协调。 1.1.机组与电网需求的协调 机组与电网需求的协调主要是机组最快的响应电网负荷的要求,包括了电网AGC控制和电网一次调频控制两个方面。目前华东电网已实现了电网调度对电厂机组的负荷调度和一次调频控制。 1.2.锅炉汽轮机的协调 锅炉汽轮机的协调被认为是机组的协调,主要是协调控制锅炉与汽轮机,提高机组对电网负荷调度的响应性和机组运行的稳定性。从协调控制系统而言,对汽包锅炉和直流锅炉都具有相同的控制概念,但由于两种炉型在汽水循环上有很大的差别,导致控制系统具有很大的差别。 1.3.锅炉协调 锅炉协调主要考虑锅炉风、水、煤之间的协调。 2.汽包锅炉机组的协调控制系统 汽轮机、锅炉协调控制系统概念的引出,主要在于汽轮机和锅炉对于机组的负荷与压力具有完全不同的控制特性,汽轮机以控制调门开度实现对压力、负荷的调节,具有很快的调节特性,而锅炉利用燃料的燃烧产生的热量使给水流量变为蒸汽,其控制燃料的过程取决于磨煤机、给煤机、风机

三次Bezier曲线原理及实现代码

Bezier曲线原理及实现代码(c++) 一、原理: 贝塞尔曲线于1962年,由法国工程师皮埃尔·贝塞尔(Pierre Bézier)所广泛发表,他运用贝塞尔曲线来为汽车的主体进行设计。贝塞尔曲线最初由Paul de Casteljau于1959年运用de Casteljau 算法开发,以稳定数值的方法求出贝塞尔曲线。 线性贝塞尔曲线 给定点P0、P1,线性贝塞尔曲线只是一条两点之间的直线。这条线由下式给出: 且其等同于线性插值。 二次方贝塞尔曲线的路径由给定点P0、P1、P2的函数B(t) 追踪: 。TrueType字型就运用了以贝塞尔样条组成的二次贝塞尔曲线。 P0、P1、P2、P3四个点在平面或在三维空间中定义了三次方贝塞尔曲线。曲线起始于P0走向P1,并从P2的方向来到P3。一般不会经过P1或P2;这两个点只是在那里提供方向资讯。P0和P1之间的间距,决定了曲线在转而趋进P3之前,走向P2方向的“长度有多长”。 曲线的参数形式为: 。 现代的成象系统,如PostScript、Asymptote和Metafont,运用了以贝塞尔样条组成的三次贝塞尔曲线,用来描绘曲线轮廓。 一般化

P0、P1、…、P n,其贝塞尔曲线即 。 例如: 。 如上公式可如下递归表达:用表示由点P0、P1、…、P n所决定的贝塞尔曲线。则 用平常话来说,阶贝塞尔曲线之间的插值。 一些关于参数曲线的术语,有 即多项式 又称作n阶的伯恩斯坦基底多项式,定义00 = 1。 点P i称作贝塞尔曲线的控制点。多边形以带有线的贝塞尔点连接而成,起始于P0并以P n终止,称作贝塞尔多边形(或控制多边形)。贝塞尔多边形的凸包(convex hull)包含有贝塞尔曲线。

智能电网节能优化调度系统

智能电网节能优化调度系统 王朝明[1][2],马春生[2] (东南大学江苏南京 210096)[1] (南京软核科技江苏南京 210019)[2] 摘 要:本文基于智能电网和节能发电调度背景下,针对现代地区电网调度的特点,提出了智能电网节能优化调度系统,本系统由电网经济运行控制系统、分布式无功电压优化控制系统、能耗在线监测及综合降损分析系统、分布式电源优化调度和大用户优化调度等多个模块构成。通过该系统,地区电网能够实现有功无功的联合优化控制,在智能电网调度的正常模式下,实现电网在安全约束条件下的经济运行。 关键词:节能优化调度,节能发电调度,智能电网,经济运行,无功电压优化,在线线损 0 引言 经济调度的目标是在保证电网安全运行的前提下,尽可能提高电网运行的经济性。传统的经济调度一般只考虑当前运行方式的安全性约束,而不考虑预想故障条件下的安全性约束,从而使问题大大简化,数值计算简单迅速,其结果则可能导致调度后电网因不满足预想故障条件下的安全性约束而进入预警状态,下一断面又需进行预防控制以消除预警状态,从而出现控制振荡现象。为避免出现上述情况,在经济调度问题中应加入预想故障条件下的安全性约束。其求解可在传统经济调度结果的基础上,借鉴预防控制问题的求解方法加以实现。 在智能电网环境下,要求各级调度在安全可靠、经济环保、运行效率等多个目标下进行优化调度,要求传统的调度转为以节能、环保、经济为目标,以公正友好的方式接纳各种电源,能够兼顾多目标优化、灵活协调、安全可靠。在智能电网环境下,传统的经济调度要转变为节能优化调度,调度员也只有在节能优化调度帮助下才能达到智能电网的要求。 在节能发电调度和智能电网的背景下,智能电网节能优化调度是地区电网经济运行的综合决策平台,为地调提供了智能电网下、节能环境下地区电网经济运行整体解决方案。它以系统安全运行为约束条件,以降损节能为目标进行经济调度。1地区电网节能优化调度系统的定位 1.1与省网节能发电调度的关系 为实现节能减排目标,引导电源结构向高效率、低污染方向发展,2007年8月,国家发展和改革委员会等部门提出了《节能发电调度办法(试行)》(以下简称《办法》),要求改革现行发电调度方式,开展节能发电调度[1]。 节能发电调度是指在保障电力可靠供应的前提下,按照节能、经济的原则,优先调度可再生发电资源,按机组能耗和污染物排放水平由低到高排序,依次调用化石类发电资源,最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放。节能调度的基本原则是:以确保电力系统安全稳定运行和连续供电为前提,以节能、环保为目标,通过对各类发电机组按能耗和污染物排放水平排序,以分省排序、区域内优化、区域间协调的方式,实施优化调度,并与电力市场建设工作相结合,充分发挥电力市场的作用,努力做到单位电能生产中能耗和污染物排放最少。 目前节能发电调度主要在广东、贵州、四川、江苏和河南五个省份进行试点。由于受到金融危机的影响,节能发电调度的试点遇到不少阻力。但是,节能降耗和污染减排是“十一五”期间一项全社会任务,是构建和谐社会的重要因素。国家在“十一五”规划中提出2010年单位GDP能耗下降20%,这个任务非常艰巨。因此随着经济复苏,节能发电调度的试点会不断推进。 节能发电调度是从省调层面,以降损节能为目标,对大型发电机、高耗能机组、新能源进行优化调度。地区电网作为省级电网的子网,同样需要降损节能。两者有机配合才能真正实现降损节能的目标。 1.2与智能调度的关系 近年来,智能电网是国际电力业界的热门话题,被认为是改变未来电力系统面貌的电网发展模式。我国国家电网公司已明确提出要“建设坚强的智能电网”的规划。 目前,在扩大内需的大背景下,智能电网的

交通信号控制优化服务解决方案

交通信号控制优化服务解决方案 1概述 交通信号控制优化服务是借助专业团队对交通信号控制方面进行挖掘,以更加有效地缓解目前由于机动车数量过快增长而造成路网交通运行压力增大,道路硬件资源增长严重失衡这一问题。具体服务内容包括: ?对交通信号控制理论及相关技术进行总结,规范信号优化工作流程,落实责任,建立统一化与个性化相结合的交通信号管理模式,保证交通信号合理运行,满足各种条件下道路交通参与者的通行需要。 ?通过对相关路口进行周期性调查,及时发现存在不足并予以改善、跟踪,从而不断提高其运行水平。 ?通过路口排查和调研,对有条件进行协调控制的路口设计协调控制方案,降低协调控制路口的行车延误,提高交叉口服务能力。 ?以周报、月报和专项分析报告总结归纳工作开展情况及完成效果,有计划性的回检评价历史优化路口,提炼可取之处及考虑不周的地方,对未来将有可能发生变化的交叉口或路段有一定预测性。 2服务内容 2.1交通信号管理基础工作 (1)交通信号控制理论及相关技术总结 交通信号控制理论及相关技术的总结包括对交通信号控制相关理论的总结和对现今主流信号控制模式及方法的总结2部分内容。 ?对交通信号控制相关理论的总结 包括对信号控制涉及的相关参数的总结、对通过能力的总结及对信号路口对车流停滞作用的总结3部分内容。 ?对现今主流信号控制模式及方法的总结 包括对单点信号控制模式与方法的总结、对交通信号子区划分的模式与方法的总结、对主干道交通信号协调控制模式与方法的总结、对同类型交通信号路口协调控制模式与方法的总结、对长距离交通信号协调控制模式与方法的总结以及

对区域协调控制模式与方法的总结六大类涵盖点、线、面三个层次的信号控制与协调方法的相关技术理论的总结。 在对交通信号控制相关理论的总结基础上,根据各地市信号路口特点,重点对适用该地信号控制特点的信号控制模式及方法进行总结。 ?单点信号控制 主要包括单点定时信号控制、单点感应信号控制和单点自适应信号控制三种方式。针对信号控制路口常用的单点信号控制方法有Webster等方法。 ?交通信号子区划分 主要基于距离原则、车流特征原则、周期原则的子区划分原则及其相关的关联度判断方法、合理周期范围判断方法的划分方法总结。 ?主干道交通信号协调控制 主要包括单向绿波协调控制、对称双向绿波协调控制、非对称双向绿波协调控制的方法。针对不同地市信号控制路口不同的流量特征可选用相对应的主干道信号协调控制方法。 ?同类型交通信号路口协调控制 主要针对信号路口饱和度同类型及其基础上的潮汐特征同类型进行交通信号路口同类型的判定分析,归纳与其相对应的信号控制适用方法。 ?长距离交通信号协调 主要对相邻路口间距离较长的信号路口及交通信号路口数较多的整体距离较长的协调控制方法进行研究,针对长距离交通信号协调的分类归纳相对应的协调模式及方法。 ?区域协调控制 交通区域协调控制是二维上的控制,它通过将绿波协调控制的路口利用组合叠加的方式,对各信号控制路口的信号周期、绿信比以及路口间的相位差进行优化,以减小延误、提高路网通行效率的信号控制方法。当前交通信号区域协调控制的方法主要可以分为结合调控的协调方法、基于延误的协调方法和基于绿波带优化的协调方法。 通过全面深入的了解信号控制的基础理论及信号控制主流模式及技术方法,掌握前沿技术,归纳出适用性强的主流核心技术规范,为交通信号控制优化提供

贝塞尔曲线和B样条曲线(优质参考)

§4.3 贝塞尔曲线和B 样条曲线 在前面讨论的抛物样条和三次参数样条曲线,他们的共同特点是:生成的曲线通过所有给定的型值点。我们称之为“点点通过”。但在实际工作中,往往给出的型值点并不是十分精确,有的点仅仅是出于外观上的考虑。在这样的前提下,用精确的插值方法去一点点地插值运算就很不合算;另外,局部修改某些型值点,希望涉及到曲线的范围越小越好,这也是评价一种拟合方法好坏的指标之一。 针对以上要求,法国人Bezier 提出了一种参数曲线表示方法,称之为贝塞尔曲线。后来又经Gorgon, Riesenfeld 和Forrest 等人加以发展成为B 样条曲线。 一、 贝塞尔曲线 贝塞尔曲线是通过一组多边折线的各顶点来定义。在各顶点中,曲线经过第一点和最后一点,其余各点则定义曲线的导数、阶次和形状。第一条和最后一条则表示曲线起点和终点的切线方向。 1.数学表达式 n+1个顶点定义一个n 次贝塞尔曲线,其表达式为: )()(0,t B p t p n i n i i ∑== 10≤≤t ),...,2,1,0(n i p i =为各顶点的位置向量,)(,t B n i 为伯恩斯坦基函数 i n i n i t t n i n t B ---= )1()! 1(!! )(, 2.二次贝塞尔曲线 需要3个顶点,即210,,p p p ,将其代入曲线表达式: 2,222,112,00)(B p B p B p t p ++=

220202,021)1() 1()! 02(!0! 2t t t t t B +-=-=--= - 21212,122)1(2)1()! 12(!1! 2t t t t t t B -=-=--= - 22222,2)1()! 22(!2! 2t t t B =--= - 221202)22()21()(p t p t t p t t t p +-++-= [ ] ?? ?? ? ???????????????--=2102 0010221211p p p t t 10≤≤t 2102)21(2)1(2)(tp p t p t t p +-+-=' )(222)0(0110p p p p p -=+-=' 0)0(p p = )(222)1(1221p p p p p -=+-=' 2)1(p p = 当2 1 = t 时: 21021041214141)412212()412121(21p p p p p p p ++=+?-?++?-=?? ? ?? )](2 1 [21201p p p ++= 02210212)2121(2)121(221p p p p p p -=?+?-+-=?? ? ??'

连续系统的最优控制

第6章 连续系统的最优控制 6.1 最优化问题 6.2 最优控制的变分法求解 6.3 线性系统二次型性能指标的最优控制 1、线性系统有限时间最优状态调节系统 ◆二次型性能指标 设受控系统对平衡点的增量方程为 ()()()()()x t A t x t B t u t ?=?+?,00()x t x ?=? 简记为 ()()()()()x t A t x t B t u t =+,00()x t x = 最优状态调节是指:对上述系统,在时间区间0[,]f t t t ∈,

寻求最优状态反馈控制,使初始状态偏差00()x t x =迅速衰减,且同时使二次型性能泛函 11()()[()()()()]d 22f t t t t f f f x u t J x t Q x t x t Q x t u t Q u t t =++? * min f x u J J J J J =++→= 式中 ()0f n n Q ?≥——终端加权矩阵。 ()0x n n Q ?≥——状态加权矩阵。 ()0u r r Q ?>——控制加权矩阵。 三个加权矩阵均为对称矩阵,为简单,一般取为对角矩 阵。 ●1()()2 t f f f f J x t Q x t =表示对终端状态偏差即稳态控制精度的限制。当1 diag[]f f fn Q q q =,2 1 1()2n f fi i f i J q x t ==∑

●0 1()()d 2f t t x x t J x t Q x t t =?表示对控制过程中状态偏差衰减速度的要求。当1 diag[]x x xn Q q q =,0 2 11()d 2f t n x xi i i t J q x t t ==∑? ●0 1()()d 2f t t u u t J u t Q u t t =?表示对控制过程中所消耗的能量的限制,以避免状态偏差过快衰减导致控制量超过允许数值。当 1 diag[]u u ur Q q q =,0 2 11()d 2f t r u ui i i t J q u t t ==∑?,2()i u t 可理解为功率。 实际上,在性能指标中,x J 已经对控制的稳态精度有所要求。当对稳态精度有更高的要求时,才增加f J 项。 由上可知,上述二次型性能指标的物理意义是,在整个时间区间0[,]f t t t ∈,特别是终值时刻f t t =上状态变量尽量接近于0

控制系统节能优化技术研究与应用探讨

控制系统节能优化技术研究与应用探讨 发表时间:2019-09-18T08:58:11.450Z 来源:《电力设备》2019年第7期作者:许明阳朱秀春 [导读] 摘要:燃煤电厂在生产过程中一般通过运行操作优化(运行调度)、主辅机设备节能改造来提高机组经济性,本文通过分析火电厂节能降耗管理措施现状及发展趋势,提出了通过控制系统节能优化技术降低机组能耗的思路,为热控技术管理提供新的理念和方向。 (华润电力(贺州)有限公司广西贺州 542709) 摘要:燃煤电厂在生产过程中一般通过运行操作优化(运行调度)、主辅机设备节能改造来提高机组经济性,本文通过分析火电厂节能降耗管理措施现状及发展趋势,提出了通过控制系统节能优化技术降低机组能耗的思路,为热控技术管理提供新的理念和方向。 关键词:控制系统节能优化、自动寻优控制、机组协调控制、自动控制节能化 1.概述 在传统燃煤电厂的生产运营管理中,降低机组能耗的措施主要通过运行操作调整、主辅机设备节能改造来实现,然而工艺设备节能改造需要投入大量的改造费用,且经过多年设备优化、调整优化,机务设备、运行调整在节能方面各种方式似乎已用尽,电厂生产运营节能管理该朝哪个方向发展成为了电厂经营管理日夜思索的问题。 2.控制系统节能技术研究探讨 对于火力发电厂来说,考核机组节能降耗关键指标为发电煤耗、厂用电率,要确保上述2个指标处于最低值,机组必须稳定在最佳经济工况运行。 2.2火电厂关键控制系统节能技术概述 2.2.1协调控制系统节能优化 2.2.1.1协调控制系统优化节能优化之“稳”、“准”原则 只要确保控制系统“稳”、“准”即可达到机组节能效果,因此机组协调控制系统需要不断持续改进,提高控制系统稳定性、准确性,将相关控制对象参数控制在机组最佳经济运行工况即可获得巨大的节能效果。 2.2.1.2协调控制系统优化节能优化之“细”原则 2.2.2送风控制系统 笔者所在电厂机组配置双进双出磨煤机制粉系统,根据其制粉系统特点,风量指令是通过负荷指令-风量函数F (x)后,进入超前滞后、惯性环节得到初始的送风指令,回路中的超前滞后环节的采用是为了满足先加风后加煤设置,以满足炉膛的燃烧过程。 对于送风控制系统优化相对比较简单,只需通过试验摸索最佳负荷指令-风量函数F (x),并结合氧量校正回路优化即可将风量需求控制更加精准,达到降低送、引风机电耗,降低排烟损失和减少NO x排放。 2.2.3氧量自动寻优校正回路 负荷指令产生的风量指令还需考虑到实际煤种的变化情况,常规处理在控制回路中增加氧量校正的环节,以确保燃烧的稳定性和经济性,过高氧量会造成送、引风机电耗增加,锅炉排烟损失增大,同时NOx含量升高,增加下游脱硝设备运行损耗及液氨投量;过低氧量会造成锅炉燃烧不充分、烟气飞灰含碳及COe等不完全燃烧损失增大,同时燃烧产生大量COe对炉膛炉管有腐蚀作用,因此,合适氧量校正曲线对机组运行的稳定性和经济性尤为重要,氧量校正曲线优化对于机组节能具有重要作用。 2.2.4 一次风压自动寻优 一次风压控制回路策略一般采用定压或者根据机组负荷滑压方式,然而不管哪一种都是不经济的。 对于一次风压控制系统节能优化,可通过磨煤机入口风压、风量变化,结合机组负荷指令,在线计算一次风压目标值,实现一次风压自动寻优控制。 2.2.5加热器水位自动寻优控制 由于部分机组的水位给定值不科学,需要进行水位调整试验,确定合理的运行水位。试验方法很简单,机组运行平稳后,保持各参数不变,逐步提高加热器水位,观察疏水温度下降情况,当水位提高到疏水温度不再降低时,说明此时已无蒸汽进入水封,然后再考虑适当裕量即为最低水位值,而高水位则以不淹没排空气管为限。同时可在此基础上引入加热器端差等有关运行参数,在线修正加热器运行水位定值,实现自动寻优控制。 3.控制系统节能技术实例 贺州电厂先期于2014年展开“协调控制节能优化技术”、“氧量手动寻优控制”的研究,对相关控制回路进行了初步节能优化,从数据统计看取得了非常可观节能成果,主要优化内容如下: 3.1通过试验寻找锅炉最佳氧量控制模型,对燃烧控制系统氧量动态数学模型进行修正;优化后锅炉燃烧过剩空气系数控制更加精确,提高燃烧效率,降低送、引风机厂用电,使控制系统更佳节能。 3.2贺州电厂制粉系统配置了双进双出磨煤机,入炉煤量无法直接测量,因此采用了软测量模型计算入炉煤量;本次优化对双进双出磨煤机料位与入炉煤量的动态特性数学模型进行深度优化,为负荷风挡板控制系统、协调控制系统控制模型优化提供新的理论依据。使用新模型后,提高入炉煤软测量的准确性,使原软测量偏差30~50吨降低至5~13吨,使控制系统入炉煤量控制更加精准。 3.3对协调控制系统子系统“锅炉主控”比例、积分实施变参数控制策略,解决了原控制系统周期性波动问题;在主汽压力控制回路中增加变负荷过程中压力设定值的自适应产生算法回路,以改善机组变负荷过程中的压力调节品质。 3.4对协调控制汽机指令进行相应的修改,增加机组负荷指令对应函数的前馈量;增加压力解耦控制回,提高主要压力控制品质。 3.5根据南方电网两个考核细则标准,结合机组运营现状,优化一次调频控制回路模型,提高一次调频动作合格率。 3.6优化后降低了送、引风机厂用电率 2014年3月、9月分别对贺州电厂#2、1机组氧量控制动态数学模型进行优化设计后,对锅炉燃烧过剩空气系数控制更加精确,送、引风机电耗大幅降低。 4.优化后控制系统调节品质指标 贺州电厂在对协调控制系统进行节能优化后,各主要技术考核指标均优于1000MW级机组调节系统动、稳态偏差行业标准优良指标。

600MW机组协调控制系统优化-5页文档资料

600MW机组协调控制系统优化 1 机组概况 河北国华沧东发电有限责任公司一期工程为两台600MW亚临界燃煤发电机组。汽机岛由上海汽轮机厂供货,锅炉岛由上海锅炉厂供货。 2 协调控制系统控制原理 协调控制的设计方案是以锅炉跟随为基础的协调控制系统,原设计机组采用定-滑-定运行方式,从0到27%为定压方式运行,27%到77%负荷区间为滑压运行方式,77%以上为定压运行方式。 锅炉主控输出指令由以下几个部分组成:1)机组负荷指令给定值信号;2)机组负荷指令给定值的微分信号;3)机组负荷指令目标值的微分信号;4)机组滑压设定值的微分信号;5)频差信号;6)压力设定值与实际值偏差的微分信号;7)锅炉主汽压力PID调节器输出信号。 其中,机组负荷指令给定值信号为锅炉主控制器的主前馈信号,其他微分前馈用于在机组负荷升降过程中提高锅炉主控制器的响应速度,压力设定值与实际值偏差的微分信号用于在主汽压力与设定值偏差过大时快速动作锅炉主控制器帮助调节主汽压力。 在机组负荷指令变化的初期汽机侧调门是基本不变的,因为送到汽机控制器的机组负荷指令要经过一个四阶滞后,延时时间t为锅炉产生蒸汽时间的0.2倍。经过四阶惯性环节延迟后的负荷指令还要加上压力拉回回路计算的结果,再与实际负荷值进行偏差运行,偏差值经PID回路计算后做为汽机主控的输出送往DEH控制系统控制阀门开度。汽机主控输出指令由以下几个部分组成:1)机组负荷指令给定值经过四阶惯性延迟;2)锅

炉主控送来的机组负荷指令给定值的一阶微分信号;3)频差信号;4)主汽压力偏差信号即压力拉回回路;5)实际负荷值。 以上信号1-4相加后同实际负荷求偏差送入汽机主控PID调节器,PID 调节器的输出来控制汽轮机调速汽门的开度。压力拉回回路就是计算设定压力与实际压力的偏差,当偏差值超过规定值后(原设计为±1.8%),就将这个偏差值经过处理放大后叠加到负荷命令回路中。举例来说,当升负荷时,根据滑压曲线首先要增大压力设定值,如果在升负荷过程中,实际压力比设定压力低出太多,超过规定值,就会产生一个负数加到负荷命令上,从而减小负荷命令,减小调门开度,以便于增大实际压力,当实际压力与设定压力偏差小于规定值时,该值输出为0。降负荷时也起到同样道理,因为该回路具有将压力拉回作用,因此称之为压力拉回回路。一次调频功能就是当电网频率低于或高于某个限值时,不通过协调控制回路产生命令,直接将信号作用到汽机控制器负荷调节回路,使机组负荷迅速变化以响应电网需要。 3 存在问题 #1、#2机组协调控制系统在2007年机组投入商业运营后基本能满足现场生产的需要,但是在负荷升降和遇到机组吹灰或燃料等扰动的情况下,主汽压力、温度的摆动幅度过大,导致汽包水位剧烈波动。同时快速负荷变化能力差,负荷命令变化后机组实际负荷响应慢,达不到调度中心对投运AGC机组的要求。 AGC投入合格标准:1)AGC机组负荷调节速率(MW/分钟)不小于机组额定出力的1.5%;2)机组投入AGC控制时,出力调整迟延时间应小于

协调控制系统(CCS)调试方案

ITEM NO.: BALCO-COMM-IP008 Complied by: 编写: Checked by: 初审: Revised by: 审核: Approved by: 批准:

目录 Contents 1.编制目的 Compile Purpose 2.调试范围 Scope of commissioning 3.调试前必须具备的条件 Conditions of commissioning 4.调试步骤 Process of commissioning 5.注意事项 Precautions

1.编制目的Compile Purpose 为了指导和规范系统及设备的调试工作,检验系统的性能,发现并消除可 能存在的缺陷,检查热工联锁、保护和信号装置,确保其动作可靠。使系统及设 备能够安全正常投入运行,制定本方案。 This commissioning procedure is compiled to guide and standardize the practice of testing and adjusting to facilitate proofing of system performance, finding and repairing of possible defects, thus ensuring that the equipment and system can be brought into operation safely and smoothly. 2.调试范围Scope of commissioning 2.1协调控制系统是大型火力发电机组的主要控制系统,它将锅炉和汽轮发电机 作为一个整体考虑来进行控制,协调锅炉控制系统与汽轮机控制系统的工作,以 消除锅炉和汽轮机在动态特性方面的差异,使机组既能够适应电网负荷变化的需 要,又能够保证机组的安全稳定经济运行。机炉协调控制系统直接作用的控制对 象是锅炉主控制系统和汽轮机主控制系统,然后再由这两个主控系统分别控制各 自的子控制系统如锅炉燃烧控制子系统、锅炉给水控制子系统和汽轮机电液调节 子控制系统等。 As a major control system of large thermal power generating unit, coordinated control system (CCS) treats the boiler and turbine-generator as a whole, harmonizes the effect of boiler and turbine control systems, and compensates the difference in boiler and turbine-generator dynamic characteristics, thereby meeting changing demand of the Grid and also ensuring safe and economic operation of the unit. The CCS exerts influence directly upon the main control system of boiler and that of turbine, then these two systems exert influence respectively on their own subsystems such as boiler combustion control, boiler feed water, turbine digital electro-hydraulic control (DEH). 2.2 印度BALCO扩建4 x300 MW燃煤电站工程协调系统有如下几种控制方式:BALCO EXPANSION PROJECT 4×300 MW THERMAL POWER PLANT CCS has following control modes: 手动方式 Manual mode 机跟随控制方式(TF) Turbine follow control mode 炉跟随控制方式(BF) Boiler follow control mode 机炉协调控制方式 Coordinated boiler-turbine control mode

能源管理系统优化

能源管理系统优化 瓦房店轴承集团有限责任公司 主创人:江忠元陈家君 主要参与人:孙永生赵玮高显华初勇 节约能源、降低消耗、保护资源是国家实施可持续发展战略的重要组成部分,而对于加入WTO融入国际经济一体化的中国国有企业,如何提高核心竞争力,在激烈的市场竞争中立于不败之地,是摆在我们面前一个十分紧迫的话题。瓦轴集团公司近几年来紧紧围绕增强市场竞争力、降低成本、提高经济效益、实现集约式发展这一目标,在多年实践探索的基础上,以现代化管理思想为指导,采用科学配套的现代管理方法和手段建立系统高效的节能管理体系,并在生产经营实践中不断优化,取得了较好的效果,使公司能源管理实现了系统化、科学化、高效化。 一、选题依据 瓦轴集团公司是一个年耗标准煤12.5万吨,能耗总价值达1.2亿元,占产品制造成本的12%左右。其中耗煤7.8万吨标煤,耗电11072万千瓦时,耗焦碳250吨,耗成品油2千吨,热力消耗25670百万千焦。万元产值综合能耗为1.03吨标煤。由此可见,能源消耗在企业产品成本中占有举足轻重的地位,加强能源管理,实现节能降耗已势在必行。 在能源管理工作中,虽然公司在管理水平、管理方法、指标水平上居于国内先进水平,但与国际先进水平相比,与企业参与国际市场竞争的要求相比,与企业“十五”发展目标要求相比,尚有较大差距。存在的主要问题是:

──节能理念上的差距。从节能主体上说,节约能源无论从能动性还是经济适用上都是积极的,要求企业经营者和员工都有必须具有主动节能意识,而目前员工已习惯于传统的被动式节约能源意识和思维定势。 ──人员责任上的差距。随着企业技术进步步伐的加快,现代企业能源管理更需要精通能源技术,熟练运用现货管理方法,具备全部节能理念的复合型、知识型管理人才。而我们在这方面的人才十分短缺,已不适应节能工作的需要。 ──技术工艺上的差距。节能新技术、新工艺未能很好地应用于生产经营中,造成企业能源利用率相对较低,主要耗能产品单耗太高。 ──装备上的差距。近几年虽然进行了较大力度的设备改造,但由于资金等原因仍缺少先进的节能型设备,普遍使用的是七、八十年代的机床,装备水平低。 ──管理体制上的差距。虽然进行了能源管理体制改革,但在运行过程中仍缺乏科学、规范、高效的系统性管理模式,能源管理体系不完善。 鉴于上述问题,我们从公司实际出发,在对能源管理系统进行自检的基础上,以能源管理系统优化为目标,以系统工程为主,配套应用多项现代化管理方法,实现能源管理系统的改善。 系统工程是以科学的观点和现化数学的方法,在充分调动人的积极因素的基础上对系统进行组织和管理,使其在总体上达到最优的目标。应用系统工程的理论来指导建立能源管理系统,进行系统设计,使能源管理体系更系统性,以达到整体优化的状态。能源管理的追求目标就是在不断优化单

基于synchro的干线协调控制及优化

基于synchro的干线协调控制及优化 1概述 1.1研究背景 不同等级城市道路组成的交叉口在功能、类型和信号控制等方面都有不同的设置。本报告中研究的内容为南北方向未央路与东西方向凤城二路、凤城三路、凤城四路凤城五路的协调控制,其中,未央路为干线。 1?2研究过程 研究过程主要分为以下部分: (1)对未央路-凤城二路交叉口及未央路-凤城五路交通流量调查; (2)根据调查的流量对未央路-凤城三路交叉口及未央路-凤城四路交叉口交通流量配平; (3)用Synchro对配平数据进行检验; (4)用Synchro对干线协调控制进行优化; (5)比较干线协调控制定时信号控制和感应信号控制两个方案; (6)得出结论,给出意见。 2现状调查与分析 2.1现状调查 2.1.1交通量调查 对干线中未央路-凤城五路交叉口、未央路-凤城二路交叉口的车道数、车道宽度、交通流量进行调查。具体见表2-1、表2-2和图2-1。 未央路凤城二路 进口机动车(pcu) 左直右总量 南进口22416082002112 北进口12412921S41600 西进口2161006409前 东进口200216168504 表2-1交叉口断面基础数据调查

未央路--- 凤城五路 进口机动车(pen) 左直右总量 南进口174103822S1440 北进口14414403901974 西进口216100640956 东进口2045526641420 表2-2交叉口断面基础数据调查 图2-1交叉口分布 2.1.2断面形式调查 未央路为双向八车道,设有左转车道,凤城二路为双向八车道,设左转车道,凤城三路、凤城四路、凤城五路均为双向四车道,不设置专左或者专右车道。 3synchro 应用 3. “synchro 简介 Sy nchro软件是一套完整的城市路网信号配时分析与优化的仿真软件;与“道路通行能力手册(HCM2000) ”完全兼容,可与“道路通行能力分析软件(HCS)” 及“车流仿真软件(SimTraffic)”相互衔接来整合使用,并且具备与传统交通仿真软件CORSIM,TRANSYT-7F等的接口,它生成的优化信号配时方案可以直接输入到Vissim软件中进行微观仿真。Synchro软件既具有直观的图形显示,又具有较强的计算

贝塞尔曲线

贝塞尔曲线 20世纪70年代,雷诺汽车公司的Pierre Bezier 和雪铁龙汽车公司的Paul de Casteljau 各自独立地推导出了CAD/CAM 中广泛应用的贝塞尔曲线,这些参数多项式是一类逼近样条。 与贝塞尔曲线紧密相关的是伯恩斯坦多项式,这里将Bernstein 多项式记作,()i n B x ,该多项式定义如下: ,()(1),01i n n i i n B x x x x i -??=-≤≤ ??? (1.1) 其中i=0,1,2,…n 。 在Mathematica 中构造该函数可以使用语句: Bernstein[x_,i_,n_]:=ExpandAll[Binomial[n,i]?x^i ?(1?x)^(n ?i)] Casteljau 最开始是使用递归方法隐式地定义的,该递推关系如下: 0,0,,11,1()1 ()(1)()()i n i n i n B x B x x B x xB x ---==-+ (1.2) 其中i=1,2,3,…n-1。 通常,n 阶伯恩斯坦多项式一共有(n+1)个,例如四阶的伯恩斯坦多项式为: 234 0,4234 1,4234 2,434 3,444,4()1464()412124()6126()44()B x x x x x B x x x x x B x x x x B x x x B x x =-+-+=-+-=-+=-= (1.3) 除此之外,还有其他一些性质: 非负性 多项式在[0,1]上是非负的,这个结论是显然的,对于四阶伯恩斯坦多项式,函数图形如下: 规范性

,0()1n i n i B x ==∑ (1.4) 原因很简单,对于二项式: 0()n n i n i i n x y x y i -=??+= ???∑ (1.5) 令x=x ,y=1-x ,代入得证。 导数 ,1,1,1()(()())i n i n i n d B x n B x B x dx ---=- (1.6) 基 n 阶伯恩斯坦多项式组成阶数小于等于n 的所有多项式的一个基空间。 根据该性质,所有n 阶多项式都可以被n 阶伯恩斯坦多项式线性表示。如果给定一个控制点集P ,其中P i =(x i ,y i ),则贝塞尔曲线被定义为: ,0()()n i i n i P x PB x ==∑ (1.7) 该公式中的控制点是表示平面中的x 和y 坐标的有序对。x 坐标和y 坐标可单独由该式推导出。 例如求控制点(1,2)、(2,-3)、(3,1)、(4,-2)所表出的贝塞尔曲线,则: 0,31,32,33,30,31,32,33,31*()2*()3*()4*()2*()3*()1*()2*() Px B t B t B t B t Py B t B t B t B t =+++=-+- (1.8) 展开有: 2321521361710Py t Px t t t t =++≤=-≤-其中 (1.9) 在Mathematica 中绘制图形命令: ls = ListLinePlot[{{1, 2}, {2, -3}, {3, 1}, {4, -2}}, Axes -> False]; g = ParametricPlot[{1 + 3 t, 2 - 15 t + 27 t^2 - 16 t^3}, {t, 0, 1}]; Show[ls, g] 绘制图形如下:

协调控制系统

单元机组的特点和任务 (1)单元制机组是一个相互关联的多变量控制对象,锅炉和汽轮发电机是一个不可分割的整体 (2)锅炉和汽轮发电机的动态特性存在较大的差异. (3)具有参加电网一次调频的能力. 协调控制系统作用 保证机组出力适应电网的负荷变化要求、维持机组稳定运行.具体地说就是对外保证单元机组有较快的功率响应和有一定的调频能力,对内保证主蒸汽压力偏差在允许范围内. 协调控制系统任务 是协调地控制锅炉燃料量、送风量、给水量等,以及汽机调节阀门开度,使机组既能适应电网负荷指令的要求,又能保持单元机组在额定参数下安全、经济地运行. 定压运行方式 是指无论机组负荷怎样变动,始终维持主蒸汽压力以及主蒸汽温度为额定值,通过改变汽轮机调节气门的开度,改变机组的输出功率。 滑压运行方式 则是始终保持汽轮机调节气门全开,在维持主蒸汽温度恒定的同时,通过改变主蒸汽压力改变机组的输出功率。 联合运行方式特性曲线 1 调峰:用电量多时多发电,用电量少时少发电。 a采用纯液压控制系统时(有自平衡能力)b采用功频电液控制系统时(无自平衡能力) μT不变μB不变PT机主控指令不变PB炉主控制指令不变 输入量-μT汽轮机调节阀开度(外扰)、μB锅炉燃料量调节机构开度,锅炉燃烧率(内扰)输出量-PE单元机组的输出电功率、PT汽轮机前主蒸汽压力

协调控制系统由哪几部分组成:主控系统、子系统、负荷被控对象 单元机组负荷控制系统 1.负荷指令处理回路(LDC)的作用 对外部要求的负荷指令或目标负荷指令(电网调度分配指令ADS、运行人员手动指令,一次调频所要贡献的负荷指令)进行选择,并根据机组主辅机运行的情况加以处理,使之转变为机、炉设备负荷能力,安全运行所能接受的实际负荷指令P0。 2.机炉主控制器的作用 根据锅炉和汽轮机的运行条件和要求,选择合适的负荷控制方式,按照实际负荷指令P0与实发功率信号PE的偏差和主汽压力的偏差△p以及其它信号进行控制运算,分别产生锅炉主控制指令PB和汽轮机主控指令PT 。 外部指令:ADS ADC 内部指令:RB RD RU 大题 1.机组的负荷指令如何选择? A:电网中心调度所的负荷分配指令ADS、B:运行人员手动设定负荷指令、 C:电网频率自动调整指令。 2.机组的最大最小负荷限制如何实现? ∑2:LDC达最大∑3:LDC达最小 机组的最大负荷根据机组的实际情况来定,最小负荷通常为锅炉稳定燃烧的最小值 3.速度限制器的作用: 限制负荷变化速率 4.负荷返回(RB)负荷迫升(RU)负荷迫降(RD)负荷增闭锁(BI)负荷减闭锁(BD) 5.叙述一下负荷形成原因 (1)ADS方式下,切换开关T4动作,输出为A 当A>LDC OUT时,“LDC增”为ON,T6动作,接通K,输出K×C,机组实际负荷指令LDC OUT增长,直到A=LDC OUT为止。 当A

电除尘节能优化控制系统设计与开发

电除尘节能优化控制系统的设计与开发 厦门龙净环保节能科技有限公司李建阳 摘要:本文介绍了电除尘器节能优化控制系统需要解决的问题和关键性技术开发。在现场运行数据分析的基础上,结合多年的电除尘器工作经验,设计和开发了该系统的软件和硬件。 关键词:节能优化电除尘器工况诊断分析 一、前言 “节能减排”是我国的一项重要决策,是国家经济社会发展的必然选择。电除尘器作为重要的环保设备,也是火电厂的高能耗设备,一般情况下电除尘器的耗电量约占电厂厂用电的3~5‰。 在实际运行中,电除尘器作为一个耗电大户,降低电除尘消耗功率引起电厂高度重视,电除尘器耗能指标已经成为投标的一个重要技术参数,近年来的研究与实践表明:在满足排放要求的前提下,电除尘器具有很大的节电潜力,经济效益明显。而如何在提高除尘效率、降低烟尘排放浓度的同时,大幅度降低电除尘器的能耗,是目前需要解决的重要课题。 二、需要解决的问题 1、电除尘器的复杂性 在燃煤电厂,电除尘器是最广泛使用的工业系统,用于收集燃烧后的飞灰。它同时是一台机械(振打系统,电晕线结构,收尘板等),一台电气机械(高压电源、放电等), 一台流体动力机械(气流分布和调节等),一台“化工机械”(灰特性和烟气调质)。因此电除尘器是一个多参数的复杂系统,掌握各种重要参数对电除尘器工况特性和对电除尘器性能的影响是十分关键的。 通过对电除尘器节能潜力的分析,选择正确的方法,设计一个多参量反馈闭环、保证电除尘器性能不降低、可靠有效的节能控制系统来满足节能减排的需求是一项非常急迫的工作。 2、煤种的多变性 由于煤炭资源缺乏,发电厂燃用煤种经常变化,导致电除尘器工况特性变化较大。如果缺乏了解煤种、飞灰特性对电除尘器性能影响的经验,又没有电除尘器运行工况分析软件的支持,设计的控制系统就不能正确地自动跟踪工况的变化,系统虽然可以有一定的节能,但电除尘器除尘效率经常受到较大影响,有的排放严重超标。 3、手工节能的局限性 在有些现场和其他的公司的产品,他们采用的节能方式是手工设定电除尘器或者采用停电场的方式进行节能,这种方式不仅要时时刻刻进行人工干预,而且不能保证电除尘器的高效率

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