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

1、　　在國民經(jīng)濟的眾多領(lǐng)域,存在大量的機電設(shè)備,只要需要用多臺設(shè)備來共同完成一件任務(wù),就存在一個系統(tǒng)的整體能耗最低問題,也就是系統(tǒng)的整體效率優(yōu)化問題。
　　隨著節(jié)能形式的日益嚴峻和環(huán)保工作的日益發(fā)展,這一問題變得越來越重要。
　　當前,人們對各種系統(tǒng)的優(yōu)化研究已經(jīng)廣泛開展,但是,1)較普遍意義上的機電設(shè)備的優(yōu)化理論還沒有統(tǒng)一的結(jié)論；2)很多系統(tǒng)的模型難于建立,所以目標函數(shù)的優(yōu)化過程很難進行；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,由于方法本身就沒有考慮能耗最小化問題,所以也就不可能自然而然地實現(xiàn)滿足工藝條件下的最低能耗運行,但是人們在很多領(lǐng)域又沒有發(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,即使是象南水北調(diào)這樣的世界級工程,其機電設(shè)備的節(jié)能優(yōu)化問題依然沒有解決。
　　本文的目的是尋找機電設(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)分析各種機電設(shè)備的能量表達式,例如勢能、動能、電能、熱

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

4、負荷量,給出最優(yōu)切換方法及最優(yōu)切換點,從而將機電設(shè)備的動態(tài)優(yōu)化和靜態(tài)優(yōu)化合而為一；
　　3)針對調(diào)速水泵和調(diào)速風機,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,對于由相同水泵或風機并聯(lián)組成的系統(tǒng),其最優(yōu)控制方法是保持各臺運行設(shè)備的負荷率相等；
　　4)針對定速水泵和定速風機,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,對于由相同水泵或風機并聯(lián)組成的系統(tǒng),其最優(yōu)控制方法是保持各臺運行設(shè)備的

5、負荷率相等；
　　5)針對由多臺相同電動機驅(qū)動的高速列車和輸送機械等系統(tǒng),對于固定的總轉(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運行設(shè)備的負荷率相等,對于變化的總轉(zhuǎn)矩,得出最優(yōu)的切換方法。
　　6)針對水泵風機系統(tǒng)存在的控制穩(wěn)定性問題,利用水泵風機的相似定理,推導出穩(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：