基于模糊自適應(yīng)PID的換流閥冷卻控制系統(tǒng)

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com騫、I訇a／,化基于模糊自適應(yīng)PID的換流閥冷卻控制系統(tǒng)ConverterralvecoolingcontrolsystembasedonfuzzyadaptivePID劉大銘，馬克軍LIUDa—ming．MAKe-jun(寧夏大學(xué)物理電氣信息學(xué)院，銀川750021)摘要：針對(duì)直流換流閥在使用的過(guò)程中出現(xiàn)因其發(fā)熱量大，導(dǎo)致溫度過(guò)高而造成器件性能惡化以致?lián)p壞的問(wèn)題，本文提出了基于參數(shù)自適應(yīng)模糊PID的直流換流閥水冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)從熱平衡理論的角度建立了直流換流閥冷卻系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模；并對(duì)比常規(guī)PID控制和模糊自適應(yīng)PID控制對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行

2、了仿真研究。理論分析和仿真結(jié)果表明：基于模糊自適應(yīng)PID的直流換流閥冷卻系統(tǒng)比常規(guī)PID系統(tǒng)響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好。關(guān)鍵詞：直流換流閥；模糊自適應(yīng)PID；數(shù)學(xué)模型中圖分類(lèi)號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1009-0134(2012)12(上)-ol33-03Doi：10．3969／1．issn．1009-0134．2012．12(卜=)．420引言1．1加熱器的數(shù)學(xué)模型假設(shè)加熱器內(nèi)部水的質(zhì)量為m。(kg)；水的熱換流閥是直流輸電工程的核心設(shè)備?，而晶比容為C(J／(Kg-℃))；進(jìn)出加熱器的水流速為閘管是換流閥的核心部件，其功率密度高，發(fā)熱a(kg／s)；加熱器散

3、熱系數(shù)為k；加熱器外表面面量大，并且電熱耦合特性較強(qiáng)，為了保持溫度均積為A；加熱器加熱功率為P。(J)，為環(huán)境溫度。衡和穩(wěn)定，保證換流閥穩(wěn)定可靠的工作，在換流則經(jīng)過(guò)時(shí)間時(shí)，加熱器內(nèi)的水吸收的熱量為：閥控制系統(tǒng)中都使用了制冷和加熱裝置，從而保m。ca(一To)，流經(jīng)加熱器的水帶走的熱量為：Jc(T~一證其高效率、安全的運(yùn)行。’)，加熱器表面散失的熱量為：ktA(一To)at，加從直流換流閥冷卻系統(tǒng)的溫度控制結(jié)構(gòu)來(lái)看，熱器加熱量為：Pdt。由于存在制冷和加熱兩個(gè)不同的過(guò)程，所以必然由電加熱器的熱平衡方程得：是一個(gè)非線性時(shí)變系統(tǒng)，采用常規(guī)PID難于適應(yīng)其控制要求。本文基于模

4、糊控制理論對(duì)PID控制m0ca(r,一To)+jc(T,一T3')dt+4(一To)dr=Pldt(1)參數(shù)進(jìn)行自整定，建立模糊自適應(yīng)PID控制器，當(dāng)環(huán)境溫度相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，對(duì)上式進(jìn)行拉普拉進(jìn)而對(duì)換流閥的冷卻水的溫度進(jìn)行控制，能夠克斯變換得到加熱器的數(shù)學(xué)模型為：服其非線性的影響，使系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快，穩(wěn)：絲(2)定性變好，并提高了整個(gè)系統(tǒng)的魯棒性。mocs+Jc+E1A11直流換流閥冷卻系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的且令：Pl=Kj×U1建立其中：為加熱器的功率；U為控制量。直流換流閥冷卻系統(tǒng)是由換流閥(晶閘管閥)、1．2散熱器的數(shù)學(xué)模型加熱器、散熱器以及連接這三部分的管路和管路假設(shè)散熱

5、器中水的質(zhì)量為m(kg)；島為散熱器中冷卻水共同構(gòu)成的水循環(huán)溫度控制系統(tǒng)，當(dāng)換的散系數(shù)；為散熱器的外表面面積。則時(shí)間后，流閥出口溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，散熱器啟動(dòng)，開(kāi)散熱器內(nèi)的水吸收的熱量為：mcd(一)，流經(jīng)散始降溫過(guò)程。當(dāng)換流閥出口溫度低于給定時(shí)，則熱器的水帶走的熱量為：Jdh一’)dt，散熱器的散加熱器啟動(dòng)，開(kāi)始升溫過(guò)程。最終就使得換流閥熱量為：3(一To)dr。的溫度穩(wěn)定在一個(gè)有利于其高效、安全運(yùn)行的范由管式換熱器的熱平衡方程：圍內(nèi)。m1cd(T3一to)+J~(T3一)at+(r3一To)dt=0(3)收稿日期：2012-09-17基金項(xiàng)目：寧夏自然科學(xué)基金項(xiàng)目

6、：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的離心式壓縮機(jī)節(jié)能優(yōu)化控制研究(NZll51)作者簡(jiǎn)介：劉大銘(1969一)，男，寧夏中衛(wèi)人，副教授，碩士，主要從事智能儀器與過(guò)程控制工程研究。第34卷第12期2012—12(上)[133l學(xué)兔兔www.xuetutu.com務(wù)I訇化當(dāng)環(huán)境溫度相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，對(duì)上式進(jìn)行拉普拉出口時(shí)的溫度，當(dāng)溫度偏差大于零時(shí)，控制器控斯變換后，得到散熱器的數(shù)學(xué)模型為：制加熱器動(dòng)作；當(dāng)偏差小于零時(shí)，控制器控制散熱器動(dòng)作。因此，設(shè)E為溫度誤差e的語(yǔ)言變量，JcT2(s)+A3To(s)=(4)mcS+Jc+k1AEC為溫度誤差變化率ec的語(yǔ)言變量。KP為比例且：A3：B+K2u1

7、系數(shù)的語(yǔ)言變量，KI為積分系數(shù)島的語(yǔ)言變其中，為常數(shù)；為比例系數(shù)；U為控制量。量，KD為微分系數(shù)的語(yǔ)言變量。采用NB(負(fù)大)，NM(負(fù)中)，NS(負(fù)小)，zo(零)，PS(正1．3換流閥數(shù)學(xué)模型小)，PM(正中)，PB(正大)7個(gè)語(yǔ)言變量值來(lái)描假設(shè)：可換流閥的熱功率為P(J)，換流閥的述E、EC、KP、KI、KD。隸屬度函數(shù)均為三角形，散熱系數(shù)為，換流閥的外表面面積為。則時(shí)清晰化算法采用的是加權(quán)平均法。間后，換熱器內(nèi)部的水吸收的熱量為：m，cd(．實(shí)際中溫度誤差變化范圍為：[一10，10]，)，流經(jīng)換熱器的水帶走的熱量為：Jc(r~-’，換誤差e的論