[发明专利]一种具有自适应抗电压扰动的建模方法

摘要

本发明涉及具有自适应抗电压扰动的建模方法，有效解决因电压扰动造成接触器脱扣、变频器和软启动器停机的预防和保护的问题，方法是，用自适应滤波器对输入信号数据进行调整，成动态参数，非自适应滤波器有静态的滤波器系数，动态参数与静态的滤波器系数形成传递函数，构成自适应数据库；用自适应滤波器调整滤波器系数及频率响应，分析数据的变化特征、周期性特征和变化幅值特征，建立初步的数学模型，进行分段函数处理；根据软件控制程序，得到适应于配电网电气方面和机械方面的自适应软件，以满足现场实际运行需要；不断搜集电气、机械两面的运行参数，进行自适应迭代，接近最优解，本发明保证生产线上设备能够不停机运行，保持生产的连续性。

主权项

1.一种具有自适应抗电压扰动的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、建立自适应数据库：利用自适应滤波器对输入信号数据进行调整，成动态参数，非自适应滤波器有静态的滤波器系数，动态参数与静态的滤波器系数一起形成传递函数，构成自适应数据库；(2)、对数据特性进行分析：使用自适应滤波器调整滤波器系数及频率响应，分析数据的变化特征；根据第一步自适应数字滤波器过滤后的数据来进行下一步分析，找出这些数据的周期性特征、变化幅值特征，具体来说就是电压电流幅值、频率和相位的变化规律，频率限定45Hz～60Hz，超出该值范围之外的数据在通过滤波器被除掉，找到在正常运行情况下和异常运行情况下电压电流幅值，电压范围在0～1000V，电流范围在0～5A之间，和0～180°相位的变化规律，找到数据的特性，以电压与电流的相位关系表征整个三相系统的相位关系；(3)、根据步骤(2)的数据特性，得到初步的控制数学模型，也就是下一步形成控制程序的数学描述模型，随着负载电流大小变化，是收敛的解析函数或是非收敛的函数，进行分段函数处理，建立数学模型，具体是：自适应控制器运行时间区间为[0，T]，用d(t)表示t时刻能源功率变化率，u(t)为t时刻的机械元件的变化率，自适应控制器内协调量x(t)的变化率为：设电气特性产生特性和机械要求特性的理想数值分别为u_d(t)和x_d(t)，0≤t≤T，为克服理想数值的偏差，自适应控制器性能指标泛函：其中，c、h＞0且为常数，使泛函J(u)达到最小值，x(t)≥0，u(t)≥0，设x_d(t),u_d(t)适当地大，最小值保持在x≥0，u≥0的范围内；根据哈密顿函数:H(x,u,λ)＝‑c(u‑u_d)²‑h(x‑x_d)²+λ(u‑d)其辅助函数为由最大值原理可知：也即为：将式(4)代入式(1)，得到：式(5)和式(3)组成一个关于最优轨线和辅助变量的两点边值，不直接求解，求辅助变量的如下式(6)的解：λ(t)＝a(t)+b(t)x*(t)        t≥0            式(6)其中，a(t)和b(t)是待定函数，这种做法的优点在于，一旦函数a(t)和b(t)确定了，关系式(4)和(6)就给出了带有反馈形式的最优控制，也即由微分方程式(6)得到：λ′(t)＝a′+b′x*+bx′*                       式(7)用式(5)和式(3)去替代式(7)中的和则有将式(6)代入式(8)，并消去λ(t)，对一切0≤t≤T，得到包含待定函数a(t)和b(t)的微分方程如下：为了确定a和b，让它们满足以下的式子：与此同时，式(9)也得到满足，根据λ(T)＝0，不失一般性：λ(T)＝0，a(T)＝0式(10)是关于b的里卡蒂方程，通过变换b(t)＝2cξ′/ξ,化为下式2cξ″‑2hξ＝0，ξ(T)＝1，ξ′(T)＝0         式(12)求得其解为：为因此有当将式(13)代入式(11)就得到一个关于a的线性微分方程.这个方程可以用变动参数法求解；选择实际运行中常见的特殊情况，即：u_d(t)＝d(t)，x_d(t)＝C_d，运行稳定，电气量保持一个常数C_d时，与机械量相匹配的协调量，a满足：a(T)＝0所以有以下相应数学推导：进一步，将(14)和(13)代入(4)得反馈最优控制函数为于是得出结论：最优控制等于需求率加上一个协调修正因子.进一步将(15)代入(1)，得到:得出x＝C_d是微分方程(16)的解：相应的齐次方程的通解为代入给定的初值条件，即x(0)＝x₀，则得到：(4)、根据数学模型，设计便于计算机系统用的软件控制的程序；(5)、根据软件控制程序，得到适应于配电网电气方面和机械方面的自适应软件，以满足现场实际运行需要；(6)、在生产运行中，不断搜集电气、机械两面的运行参数，不断地进行自适应迭代，接近最优解，直至满足需求，达到系统稳定，确保生产安全。