浅谈数字式励磁调节器的运行方式
浅谈数字式励磁调节器的运行方式
应用技术Applied Technology浅谈数字式励磁调节器的运行方式赵翔宇国电南瑞科技股份有限公司，江苏南京 210061摘要 稳定而可靠的励磁是发电机正常运行必不可少的重要条件，励磁系统可靠运行的重要性不言而喻。
作为励磁系统的重要组成都分，数字式励磁调节器应有很高的运行可靠性。
本文对数字式励磁调节器的调节运行方式与装置运行方式进行了探讨。
关键词 数字式励磁调节器；调节；运行方式中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）35-0138-01数字式励磁调节器由于具有功能丰富、修改灵活的软件系统，可以适应发电机或电力系统的不同运行需求而实现多种调节远行方式，这些运行分式基本上能够满足发电机或电力系统的各种运行要求。
1数字式励磁调节器的调节运行方式1.1恒机端电压(自动)运行方式该方式为发电机励磁系统闭环自动调节方式。
在该种运行方式下，数字式励磁调节器的旨要任务是维持发电机端电压恒定，—般是把机端电压，作为反馈量，实现PID调节；向时，为了提高电力系统运行的稳定件，数字式励磁调节器还可以实现更为复杂的控制规律，如电力系统稳定器（PSS）附加控制、线性最优励磁控制（LOEC）、非线性励磁控制（NEC）等。
恒机端电压（自功）运行方式是数字式励磁调节器的主要运行方式。
1.2恒励磁电流（手动)运行方式一般而言，励磁调节器都有“自动”和“手动”两种运行方式，数字式励磁调节器也不例外。
在恒励磁电流（手动）运行方式下，数字式励磁调节器采入信号，与给定值比较，经比例（积分）控制规律的运算后送出控制信号到移相触发单元。
由于自动运行方式的电压整定范围有限，在机组安装、检修或事故跳闸后进行发电机升压试验时，通常用手动方式来调整发电机的励磁从而调节机端电压或发电机的无功，这样调情较为平稳，调整范围可以很宽。
此外，其他还有多种运行方式，例如：手动／自动运行方式的跟踪与切换、恒无功功率/恒功率因数运行方式、跟踪母线电压运行方式等等。
DECS-15说明书
数调节之间选择。所希望的超前或滞后给定值可在设定时选择。
电压匹配 电压匹配可以调节发电机电压与母线电压的偏差在 0.5%以内。电压匹配的范围、比例
和速率都可以调整。当发电机与母线电压匹配（在设定的限制范围之内）时，V MATCH LED 发光。
图 1-低频保护特性
过励保护 过励保护功能监视 DECS-15 的输出电压。如果超过预先设定的电压限制值，OVEREXC
LED 发光。如果这个工况持续时间超时 15s，DECS-15 将起动 ALARM LED 并闭合报警接 点，对外发出信号。DECS-15 也可以通过 BESTCOMS 软件设定其关断输出。
测量电压 100~120 Vac±10% 200~240 Vac±10%
2
400~480 Vac±10% 600 Vac±10%
注：关于详细的应用和操作，请参阅使用手册。
测量输入功耗： 并联补偿输入： 调节精度： 热稳定性： 起励电压： 响应时间： 电压调节范围： 运行温度范围： 低频率： 频率补偿： 软起动： 辅助输入： 报警指示：
5
度超过预先设定的限制值的时候，DECS-15 将起动 OVERTEMP 和 ALARM LED 并闭合报 警接点，对外发出信号。DECS-15 也可以通过 BESTCOMS 软件设定其关断输出。
低励／过励限制 过励和低励限制器确定并维持发电机的励磁在一个安全的等级。它们不允许励磁降低到
导致发电机可能失步的等级，也不允许过励磁到损坏发电机磁场绕组的地步。
1
Windows®软件
DECS-15 设置与通讯软件：BESTCOMS-DECS15-32（Windows®9X/NT/Me/2K/XP）。
浅谈RCS—9400励磁系统的应用
浅谈RCS—9400励磁系统的应用张家口发电厂共有8台300MW国产凝汽式汽轮发电机组，总装机容量为2400MW，单机容量为300MW。
其中一期四台机组发电机励磁系统采用早期的三机励磁系统，已运行多年，曾多次出现主、副励磁机转轴弯曲、断裂等缺陷，运行事故隐患较多，因此我厂提出励磁系统改造的要求。
新的励磁系统采用南瑞RCS-9400系列静态励磁系统。
1 励磁系统的构成励磁调节器柜是由2个RCS-9410数字励磁调节装置组成，2套调节装置作通道互为独立，分别可以单独进行励磁的调整，相互作为备用。
RCS-9410数字励磁调节装置是以采用最新的数字量通讯技术和先进的信号处理技术，结合励磁系统的原理研制的新型调节装置。
RCS-9410励磁调节装置以DSP为计算控制核心，励磁调节器的对外通讯系统以ARM为中心。
RCS-9420 可控硅整流装置通过接受励磁调节器的触发脉冲信号，实现可控整流，为发电机或副励磁机的励磁绕组提供励磁电流；该整流装置可实现短时间的逆变功能，通过逆变实现发电机的快速灭磁。
主要包含以下五部分：（1）三相可控硅整流桥；（2）过压保护；（3）过流保护；（4）冷却系统；（5）辅助控制回路。
RCS-9430 灭磁装置是由灭磁开关、灭磁电阻、转子过电压保护组成的，在正常停机或事故停机时对发电机转子绕组进行快速灭磁，在运行中抑制转子中过电压的综合设备。
对于自并励系统，还配置直流电源供电的或交流电源供电的初励回路，保证发电机的可靠起励。
2 励磁系统的软件及功能应用2.1 起励升压RCS-9410励磁调节装置可以采用零起升压、定压起励升压和软起程控升压三种方式。
软起程控升压是一种新型的电压升高的方式。
值得注意的是：在发电机电压上升过程中，如果运行人员操作了“远控减少励磁”或“远控增加励磁”命令，软起程控升压功能立即终止，发电机维持当前电压稳定运行，此时如要继续改变电压，则需要运行人员操作“远控减少励磁”或“远控增加励磁”命令。
励磁调节器运行规程
励磁调节器运行规程1、系统介绍：本套装置为ABB公司生产的UNITROL5000励磁调节器，为静态励磁，整套系统包括励磁变压器、A VR调节器、可控硅整流柜、励磁开关。
1.1、励磁变压器：由三个单相变压器组成，采用Y/Δ- 1接线，容量为3 X 2333 KV A。
具有温度保护装置，发出告警信号。
1.2、A VR调节器：具有两套功能相同的调节器，每套具有三个通道，分别为自动通道、手动通道、EGC紧急通道。
另外在此柜中还具有ARC NET控制板、维修屏以及开关和继电器等。
1.2.1、逻辑关系：当A路自动通道故障时，切换到B路自动通道；如果这个通道又发生故障，首先判断A路通道是否完好，若完好便切换到A路，不好便切换到B路的手动通道；在B路通道故障时切换到A路的手动通道，切换不成功便切换到B路的EGC通道。
1.2.2 、ARC NET 控制板用于本地操作UNITROL5000系统，并显示重要的过程信号和故障信号。
具有带LED的16个键，用于系统专门的显示和控制；10个控制键用于运行模式和内置功能以及LCD，LCD 为8行显示，每行40个字符。
按此键后，出现8个模拟信号，显示信道号，信号名称，值及单位，黄色灯亮，使用滚动键可显示后面的模拟信号。
按此键后，出现四个模拟信号，显示信道号，信号名称，值及单位，黄色灯亮，使用滚动键可显示后面的模拟信号。
故障信号，按键后，如有故障，会出现最多8条故障通道。
第一个故障总是在第一行，接着发生的故障，以故障编号升叙排列。
使用滚动键可显示更多的故障。
清除故障信号。
所有报告通道都储存在控制板内，此外，特殊警告通道储存在处理器里。
要清除这些通道，可较长时间按下复位键。
没有活动的警报，键上的灯熄灭。
↓# 光标键，可选择显示屏1 –8行或1 – 4行中的某一行。
当前行突出显示。
↓↓滚动键，在模拟信号显示中按动时，信号道（反差显示）及模拟值改变。
↑↑↓↓翻页键，按动时，信道号每次改变10行，故障号每次改变6行。
DECS-100数字式自动励磁调节器
Windows®软件
DECS-100 设置与通讯软件：BESTCOMSTM-DECS100-32（Windows® NT 3.51 或以上/ 95 / 98 / Me / 2K / XP） 。 1
相关资料
DECS-100 使用手册：PN：9287500991。
10
接线
P MG
52
10
+
A CTB B C
GENபைடு நூலகம்
10
图 2-典型的接线图-PMG 应用、ABC 相序、三相检测
6
D2881-09 07-31-00
发电机
电网
7 8 9
推荐的外部熔断器为 B U SSM A N 公司的K T K -20 型或类似的 产品。 如果发电机线电压超过660V ac，则需要使用电压互感器。 图中为三相永磁机。对于单相永磁机，忽略B 相接线。 电压匹配控制输入可选。当S 4闭合时电压匹配被激活。 S4 打开时则被禁止。
±0.25%（从空载到满载） ±0.5%（在 1 小时内温度变化 40℃） <1 个周期（A/D 转换器限制） 在 20%THD 下为±0.25% 在 40%THD 下为±0.5% （6 相晶闸管整流负载失真）
认证 cULus CE DNV 2
UL 508 和 CSA C22.2 No.14 EMC 和 LVD 认证标准 2.4
DECS-100 数字式自动励磁调节器
DECS-100 是巴斯勒电气提供的一个高性能、低成本的数字式自动励 磁调节器。DECS-100 能够适应非常恶劣的工作环境，可以精确地控制中 小型无刷励磁同步发电机的输出电压、无功功率或功率因数。DECS-100 采用 PWM 方式输出，额定输出电压和电流为 63Vdc@7Adc。DECS-100 可以控制一台发电机与其它发电机并联运行或并网运行。DECS-100 适用 于分布式发电、集中式发电和调峰发电等应用场合。DECS-100 使用方便， 具有与 PC（Windows 软件 BESTCOMS）通讯的能力。DECS-100 采用了 微处理器技术和巴斯勒电气在过去十几年中所开发的控制算法。它具有大 型励磁控制系统的许多特点和功能。DECS-100 是巴斯勒电气的第五代基 于微处理器的数字式自动励磁调节器。
浅谈数字式励磁调节器的运行方式
浅谈数字式励磁调节器的运行方式
王斌
中船重工电机科技股份ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ限公司 山西太原 030027
摘 要： 发电机的稳定运行对励磁系统性能有着较高的要求，数字式励磁调节器在这一环节起到了至关重要的作用，是励磁 系统的核心部件。本文基于数字式励磁调节器，就其调节与装置的运行方式进行探讨。
关键词： 数字式励磁调节器; 调节; 运行方式
励磁调节系统是发电机正常运转的核心装置，其主要作用 有三个方面：稳定机端电压、将直流电流供给同步发电机、合理 地分配系统中的无功功率。随着科学技术的发展，电力系统的 规模在不断扩大，系统的种类也不段增加，单机容量也越来越 大，其对励磁的性能要求也在不断增加，如满足快速性、多功能 性、可靠性、负载多样化等要求。与此同时，励磁控制在理论和 实践方面也取得了长足的进步，随着该理论的发展和完善，数 字式励磁调节器的发展愈发迅速，其使用范围不断扩大，已成 为我国发电机励磁调节器的主流方式之一，预计未来会彻底取 代模拟式励磁调节技术。
发电机的励磁系统介绍
发电部培训专题（发电机的励磁系统）（因为目前我公司的励磁系统的资料还没有到，该培训资料还是不全面的，其间还有许多不足之处希望大家批评指正）我厂励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统，全套引入ABB公司型号为UNITROL5000励磁系统。
发电机励磁系统能够满足不超过额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行。
励磁系统具有短时间过负荷能力，励磁强励倍数为2倍，允许强励时间为20秒，励磁系统强励动作值为倍的机端电压值。
我厂励磁系统可控硅整流器设置有备用容量，功率整流装置并联支路为5路。
当一路退出运行后还可以满足强励及额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况；当两路退出运行时还可以满足额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况，但闭锁强励功能。
5路整流装置均设有均流装置，均流系数不低于95%。
整流柜冷却风机有100%的额定容量，其通风装置有两路电源供电并可以自动进行切换。
任意一台整流柜或风机有故障时，都会发生报警。
每一路整流装置都设有快速熔断器保护。
我厂励磁系统主要包括：励磁变、励磁调节器、可控硅整流器、起励和灭磁单元几个部分。
如图所示：我厂励磁变采用三相油浸式变压器，其容量为7500KV A，变比为，接线形式为△/Y5形式，高压侧每相有3组CT ，其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为测量用。
低压侧设有三组CT其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为备用。
高压侧绝缘等级是按照35KV设计的，它设有静态屏蔽装置。
我厂励磁调节器采用的是数字微机型，具有微调节和提高暂态稳定的特性。
励磁调节器设有过励限制、过励保护、低励限制、电力系统稳定器、过激磁限制、过激磁保护、转子过电压和PT断线保护单元。
自动调节器有两个完全相同而且独立的通道，每个通道设有独立的CT、PT稳压电源元件。
两个通道可实现自动跟踪和无扰动切换。
单通道可以完全满足发电机各种工况运行。
自动调节器具备以下4种运行方式：机端恒压运行方式、恒励磁电流运行方式、恒无功功率运行方式、恒功率因数运行方式。
浅谈发电机励磁系统故障处理与防范对策
49中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.09 （下）某公司发电机组为两套9F 燃气-蒸汽联合循环热电联产机组，燃机发电机变压器组与汽机发电机变压器组分别联合单元接线，采用联合的发变线路组接线。
其中，燃机发电机采用某公司的数字式静态自并励励磁调节系统，主要由励磁变压器、可控硅整流桥、自动励磁调节器及起励装置、转子过电压保护与灭磁装置组成；励磁变压器的电源来自发电机机端；汽机发电机采用另一公司的自并励励磁系统。
1 事件经过×年×月×日1#联合机组启动，5:05，燃机发电机并网运行，励磁调节器运行方式为远方/自动运行模式，即发电机端电压调节方式；7:10，汽机发电机并网运行。
1#联合机组逐加负荷。
9:55，机组负荷带至260MW（燃机169MW，汽机91MW），1#燃机励磁系统故障造成发电机保护装置A 、B 柜保护出口，燃气机组机组停机，随后横向保护2#汽机跳机。
燃气机组发电机电气量保护（双套）、非电量保护及励磁调节器均采用同一家公司产品。
2 现场检查情况（1）发电机保护装置A 、B 柜，非电量“外部来跳”（励磁故障跳闸）动作出口。
（2）励磁调节器故障报文（A 通道与B 通道信息基本一致）、1#燃机励磁操作面板显示F8整流桥1故障报警及电流监视故障、F9整流桥2故障报警及电流监视故障、系统故障、熔丝故障。
整流桥1/2桥臂电流监视指示灯A13熄灭。
（3）1#燃机发电机小室1#、2#可控硅功率柜A13灯均不亮，A13对应为B 相（每个功率柜A11）。
（4）故障录波器显示燃机发电机保护装置接收到“励磁系统故障信息”，外部来故障启动保护装置出口约40ms 后燃机GCB 及灭磁开关先后跳闸。
（与厂用电监控信息一致）3 实验检测及分析3.1 功率单元假负载小电流测试功率单元按N+1、150%容量配置，共3个功率柜，2个功率柜正常工作时可满足额定的励磁电流输出；每个功率柜分别配置A11/A14、A13/A16、A15/A12 6个晶闸管，对应交流输入电源的A 、B、C 三相。
励磁调节器运行规程
第三节：#1、#2号发电机励磁调节器运行规程
1.装置简介：
#1、#2号发电机工作励磁调节器为上海发电设备成套设计研究所生产的AFT-O/U211-A2000型ABB UNITROL®F双通道数字式静态励磁系统。
该励磁调节器采用双通道数字式AVR。
每个通道完全独立，并独立运行实现所有的控制功能；两个自动控制通道（A、B通道）之间相互通讯，相互热跟踪。
AVR有四种运行模式：自动模式、手动模式、恒功率因数和恒无功模式。
在双通道系统中，一个通道运行，另一通道热备用，系统的自动跟踪功能可确保在自动←→自动及自动←→手动之间平稳切换，这种切换即可由运行人员手动操作也可在系统发生故障时进行自动切换。
励磁调节器正常运行在A通道自动模式。
2. 励磁调节器的投入时的注意事项
1）控制柜门关好并可以用于运行；
2）发电机空载，励磁设备的所有输入输出完好无短路；
3）灭磁开关和调节器供电正常；
4）无报警和故障信息；
5）励磁切换至远方控制自动模式；
6）发电机在额定转速；
3. 励磁调节器的运行及注意事项
1) 励磁调节器正常运行时，应无任何报警信号；
2）励磁调节器正常运行在A通道自动模式,当该通道故障将自动转换到B通道自动模式，当自动模式故障将自动模式转换到手动模式；
3）手动模式不能长期运行，因此时在自动模式中可用的限制器可能失效；
4）B通道自动模式不能长期运行，因此时电压取自仪表电压互感器。
当励磁调节器发生切换时应通知继电保护人员进行相应的检查。
4. 励磁调节器AVR控制盘按键功能表及故障报警信息表
4.3故障代码表（发生以下故障时运行人员应详细记录故障时刻系统、机组的运行状态和参。
EXC9000型励磁系统
二、励磁调节器
调节器软件
•程序结构优化，实现多流程控制 •采用结构化程序语言 •功能完善
二、励磁调节器
发电机参数的测量
• DSP每周期32点向量采样用于计算机端电压、机端电流、 有功、无功和机端频率。
• 此外，DSP还采集励磁电压、励磁电流、系统电压、控制 信号等直流量。
• 通过双口RAM，DSP将采样结果传送到主CPU板。 • 采用移窗算法克服采样环节时间常数 • 最小采样周期可以缩减到5ms，最大限度满足高精度调节
--系统组成
--硬件配置
– 软件设计 – 控制规律 – 功能实现 – 人机界面 – 通信规约 – 起励 – 电气制动 – 电磁兼容
二、调节器
二、励磁调节器
系统组成
T02
EXCITATION TRANSFORMER
U BATT.
F05 Q80
T05
Q02
SA01
VI01
SA02
VI02
A/D
D/A
的要求。
二、励磁调节器
数学模型—电压调节器
• 电压调节器的作用是维持机端电压恒定，因此其反馈量为 发电机端电压。为使励磁系统有良好的静、动态性能，电 压调节器采用两级超前／滞后校正环节。
Ug(S) 电压反馈
Ugd 电压给定
1 1+TaS
1+TA1S
Kp 1+TA2S
附加控制 自 动 电 压 调 节 器 （ AVR） 数 学 模 型
1+TA3S 1+TA4S
UK(S)
二、励磁调节器
数学模型—电流调节器
• 励磁电流调节器用励磁电流作反馈量，励磁电流调节器的 数学模型与电压调节器相似，仅少一级超前／滞后校正环 节。
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浅谈数字式励磁调节器的运行方式
作者：王斌
来源：《科技风》2019年第06期
摘;要：发电机的稳定运行对励磁系统性能有着较高的要求，数字式励磁调节器在这一环节起到了至关重要的作用，是励磁系统的核心部件。
本文基于数字式励磁调节器，就其调节与装置的运行方式进行探讨。
关键词：数字式励磁调节器;调节;运行方式
励磁调节系统是发电机正常运转的核心装置，其主要作用有三个方面：稳定机端电压、将直流电流供给同步发电机、合理地分配系统中的无功功率。
随着科学技术的发展，电力系统的规模在不断扩大，系统的种类也不段增加，单机容量也越来越大，其对励磁的性能要求也在不断增加，如满足快速性、多功能性、可靠性、负载多样化等要求。
与此同时，励磁控制在理论和实践方面也取得了长足的进步，随着该理论的发展和完善，数字式励磁调节器的发展愈发迅速，其使用范围不断扩大，已成为我国发电机励磁调节器的主流方式之一，预计未来会彻底取代模拟式励磁调节技术。
1 数字励磁调节系统的原理
数字励磁系统融合了励磁控制技术、微处理器技术、控制算法等三种技术。
随着电子信息技术的迅速发展，微型处理器向着低功耗、高速度、高精度方向发展，同时智能技术也在快速发展，大多数数字励磁控制系统已开始使用微型处理器，其具有功率单元较大、处理更加迅速、在模拟采集过程中可实时交流采样等特点。
在实际运行中，数字式励磁调节器的主控模块采集数据，然后进行信号模拟整形，供单片机同步采集周期信号。
数字式励磁调节器的硬件原理如下图所示。
由图可知：数字式励磁调节器硬件电路的设计结构简单，且性价比高，同模拟式励磁系统相比，元器件数量明显减少，故障判断和维修方便性大大改善，因此在未来拥有广泛的使用前景。
2 数字式励磁调节器运行方式
2.1 自动运行方式
自动运行方式是发电机励磁系统的主要运作方式，该运行方式属于闭环自动调节的一种。
在自动运行模式下，调节器的主要任务是保证发电机段的电压保持恒定，将机端电压通过反馈机制实现
PID调节。
并且，还可以利用电力系统稳定器附加控制、线性最优励磁控制和非线性励磁控制三种方式提高系统的稳定性。
2.2 手动运行方式
数字式励磁调节器可以通过信号集入、定值对比、积分控制运算等手段将控制信号输送至触发单元，但是与手动运行方式相比效果相对逊色。
手动方式的主要功能是对发电机的励磁进行调整，进而实现对机端电压的调节，且该种方式能实现大范围的调整，因此多用于机组安装、检修或事故跳闸的升压实验。
3 双机系统运行方式
该运行模式是采取功能和结构完全相同的主机和备用机双机系统。
当主机启动运行时，系统仅对主机发出的信号给以回应。
一旦主机发生故障，备用机会马上启动，并进入运转状态。
此外，主机和备用机可通过人工操作实现切换。
为了在实际运行中快速切换，两者具有互相跟踪工作状况的功能。
并且，备用机具有在电压、电流给定和对应的控制环节保证规律和输出值等内容相同就能实现无扰动切换功能。
多数调节器在通信口采用RS-232串行方式或其他通信方式来实现双机通信功能，即备用机可及时接受到在线机的实时数据。
数字式励磁调节器在双机系统运行中，会以循环周期为单位改变控制命令，从而快速准确跟踪数据，实现无扰动切换。
其可以保障备用机能在在线机发生故障时及时完成无扰切换，由备用状态切换到在线运行。
此外，在线机出现软件出轨且复位无效时，备用机能迅速准确切换至在线状态，确保发电机稳定有效地运行。
4 三机系统运行方式
三机系统运行方式和双机系统运行方式的运行原理大体相同，区别在于，为了提高装置的可靠性，三机备用系统升级了硬件配置。
三机系统运行的机理为：A、B两台机器可以互为备
用，并能自动切换，此外还把C机作为备用机器。
当系统在运转中出现A、B机均发生故障的情况时，C机可以及时运作实现在线运行。
C机具有的功能与A、B机相同，也可以为C机设计励磁控制功能。
三机系统运行也可以采取三取二表决运行方式。
在这种运行方式下，三套功能装备同时工作、接收外部信号。
在三者结构相同，且三者中有两个输出结果相同的情况下，数字式励磁调节器会选择此结果输出。
当三者中有两套发生故障时，整个系统将无法运转。
三取二表决方式的最大优点在于能保证机器设备安全稳定持续运行，大大降低了发电机误励磁、失控等故障发生的可能性。
这种运行方式常见于继电保护和安全自动装置领域。
5 结语
随着信息时代的飞速发展，各个学科在各自领域快速前进的同时也在交汇发展。
从诞生至今，数字式励磁調节器装置的理论和实践互相促进，已经取得了重大进展。
在当前，其能适应电力系统发展需求，同时保证励磁系统安全有效运行;因此将成为励磁系统未来的发展主体。
参考文献：
[1]赵翔宇.浅谈数字式励磁调节器的运行方式[J].科技传播，2011，（01）：138.
[2]张文革.数字式励磁调节器的运行方式综述[J].水电厂自动化，2003，04（94）：33-37.
[3]王日俊，刘峰.小型汽油发电机组数字式励磁调节器的动态性能[J].电机与控制应用，2008，35（06）：56-59.。