機(jī)電設(shè)備的效率優(yōu)化方法及其優(yōu)化控制的研究.pdf

1、　　在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的眾多領(lǐng)域,存在大量的機(jī)電設(shè)備,只要需要用多臺(tái)設(shè)備來(lái)共同完成一件任務(wù),就存在一個(gè)系統(tǒng)的整體能耗最低問(wèn)題,也就是系統(tǒng)的整體效率優(yōu)化問(wèn)題。
　　隨著節(jié)能形式的日益嚴(yán)峻和環(huán)保工作的日益發(fā)展,這一問(wèn)題變得越來(lái)越重要。
　　當(dāng)前,人們對(duì)各種系統(tǒng)的優(yōu)化研究已經(jīng)廣泛開展,但是,1)較普遍意義上的機(jī)電設(shè)備的優(yōu)化理論還沒(méi)有統(tǒng)一的結(jié)論；2)很多系統(tǒng)的模型難于建立,所以目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化過(guò)程很難進(jìn)行；3)很多被廣泛采用的經(jīng)典控制

2、方法,如用于恒值控制的PID調(diào)節(jié)方法,由于方法本身就沒(méi)有考慮能耗最小化問(wèn)題,所以也就不可能自然而然地實(shí)現(xiàn)滿足工藝條件下的最低能耗運(yùn)行,但是人們?cè)诤芏囝I(lǐng)域又沒(méi)有發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的控制方法,所以也就不可避免的存在能量浪費(fèi),即使是象南水北調(diào)這樣的世界級(jí)工程,其機(jī)電設(shè)備的節(jié)能優(yōu)化問(wèn)題依然沒(méi)有解決。
　　本文的目的是尋找機(jī)電設(shè)備的優(yōu)化控制方法和優(yōu)化切換方法,主要內(nèi)容如下：
　　1)分析各種機(jī)電設(shè)備的能量表達(dá)式,例如勢(shì)能、動(dòng)能、電能、熱

3、能、磁能等,所用的機(jī)電設(shè)備不同,系統(tǒng)的總功耗表達(dá)方式也不同,本文給出機(jī)電設(shè)備組成系統(tǒng)的能耗標(biāo)準(zhǔn)化形式及整體效率函數(shù)；
　　2)由于很多系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型和靜態(tài)模型都難以準(zhǔn)確地建立,所以不論是靜態(tài)優(yōu)化還是動(dòng)態(tài)優(yōu)化工作就難以準(zhǔn)確進(jìn)行,難以給出準(zhǔn)確的優(yōu)化問(wèn)題的解；本文依靠機(jī)電設(shè)備效率函數(shù)的形狀, 而不依賴于系統(tǒng)的準(zhǔn)確模型,固定總負(fù)荷量,并假設(shè)每臺(tái)參與工作的設(shè)備負(fù)荷率大于零,給出并證明了機(jī)電設(shè)備組成系統(tǒng)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方法和最優(yōu)運(yùn)行臺(tái)數(shù),變化總

4、負(fù)荷量,給出最優(yōu)切換方法及最優(yōu)切換點(diǎn),從而將機(jī)電設(shè)備的動(dòng)態(tài)優(yōu)化和靜態(tài)優(yōu)化合而為一；
　　3)針對(duì)調(diào)速水泵和調(diào)速風(fēng)機(jī),給出了一種優(yōu)化控制方法和一種優(yōu)化切換方法,并給出最小電耗值,對(duì)于由相同水泵或風(fēng)機(jī)并聯(lián)組成的系統(tǒng),其最優(yōu)控制方法是保持各臺(tái)運(yùn)行設(shè)備的負(fù)荷率相等；
　　4)針對(duì)定速水泵和定速風(fēng)機(jī),給出了一種優(yōu)化控制方法和一種優(yōu)化切換方法,給出最小電耗值,對(duì)于由相同水泵或風(fēng)機(jī)并聯(lián)組成的系統(tǒng),其最優(yōu)控制方法是保持各臺(tái)運(yùn)行設(shè)備的

5、負(fù)荷率相等；
　　5)針對(duì)由多臺(tái)相同電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速列車和輸送機(jī)械等系統(tǒng),對(duì)于固定的總轉(zhuǎn)矩,得出最優(yōu)的控制方法,其最優(yōu)控制方法是保持各臺(tái)運(yùn)行設(shè)備的負(fù)荷率相等,對(duì)于變化的總轉(zhuǎn)矩,得出最優(yōu)的切換方法。
　　6)針對(duì)水泵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)存在的控制穩(wěn)定性問(wèn)題,利用水泵風(fēng)機(jī)的相似定理,推導(dǎo)出穩(wěn)定控制的判別方法和穩(wěn)定控制方法。
　　本文最重要的結(jié)論是提出了機(jī)電設(shè)備組成系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法和優(yōu)化切換方法,其證明方法是基于：