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双CPU电能质量监测仪的研究

双CPU电能质量监测仪的研究

作者：魏俊红哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着电力系统的发展,非线性负荷在电网中所占比重不断增加,致使电网的非线性、不稳定性和不对称性日趋严重,电能质量越来越受到供用电双方的广泛重视。对电能质量实时在线监测、记录和分析,对明确电能质量问题的来源,改善电能质量,指导... 详细信息

随着电力系统的发展,非线性负荷在电网中所占比重不断增加,致使电网的非线性、不稳定性和不对称性日趋严重,电能质量越来越受到供用电双方的广泛重视。对电能质量实时在线监测、记录和分析,对明确电能质量问题的来源,改善电能质量,指导电网安全、稳定、经济运行具有重要意义。本文首先详细论述了电能质量监测仪中各监测参数的测量方法,主要包括四象限功率测量、谐波测量、三相不平衡度测量及电压偏差测量等;然后详细介绍了整个装置的软硬件系统,所设计的监测仪采用双CPU结构,分别采用了DSP和ARM7TDMI处理器。DSP完成现场数据采集,并利用其快速运算能力进行各电能质量参量的运算;嵌入式处理器ARM负责与上位机通信和显示等后台工作。在软件方面,采用FFT实现了各电能质量参数的计算,并引入了μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统和嵌入式图形界面μC/GUI,成功移植到以ARM7TDMI为内核的S3C44B0X中,在多任务环境下开发ARM的单元的软件系统。μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统的引入不仅提高系统的可靠性,而且使应用程序的开发及扩展变得相对简单;同时利用嵌入式图形界面μC/GUI简洁、美观、方便和人性化的优点,开发了丰富的人机交互信息,方便用户的使用。最后对研发出来的装置完成了软硬件的调试,在实验室进行电压、电流有效值、谐波分析及频率等参数测量的实验,2007年1月在延吉电力局挂网运行,实际运行表明所设计的电能质量监测仪稳定可靠,达到设计要求。

关键词：电能质量 DSP ARM 嵌入式操作系统双CPU结构

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先进控制算法在打叶复烤生产线的应用研究

先进控制算法在打叶复烤生产线的应用研究

作者：魏俊红东华大学

学位级别：硕士

时滞对象在实际工业过程中广泛存在,针对时滞过程的控制研究一直是控制理论界的热点之一,特别是对于纯滞后对象的控制,传统的控制方法很难取得理想的效果。组合积分过程是一种新型的积分时滞对象,它在钢铁、石化、谷物加工、烟草等工业... 详细信息

时滞对象在实际工业过程中广泛存在,针对时滞过程的控制研究一直是控制理论界的热点之一,特别是对于纯滞后对象的控制,传统的控制方法很难取得理想的效果。组合积分过程是一种新型的积分时滞对象,它在钢铁、石化、谷物加工、烟草等工业中广泛存在。组合积分系统由两个或两个以上积分时滞项组成,它在本质上是开环稳定的,并可运用一阶Pade近似方法,将时滞项近似为一阶对象。目前大多数组合积分对象被视作一阶时滞对象采用通常的控制策略,如：PID控制算法,Smith预估算法或内模控制算法。随着工业科技的发展,节能减排等问题对控制精度提出了更高的要求,传统的控制方法已不能满足工业发展的需要,因此,研究针对组合积分系统的控制策略具有重要的实际意义。打叶复烤的主要用途是对打叶分离之后的烟叶片进行处理,使叶片的水分、温度达到规定的工艺技术指标。烟叶烤房温度对象是一类大惯性大滞后过程,冷房和出口水分对象是组合积分过程,对复烤过程采用常规的控制策略,烤房温度波动大,冷房和出口水分往往需要人工调节,操作人员劳动强度大,经常造成产品不合格而返料。因此,研究应用于打叶复烤生产线的先进控制算法,显得非常必要和迫切。本文从理论研究到应用实践,主要分为如下几个部分：(1)针对时滞过程,研究并提出了一种先进的预测PI/PID控制器,它是根据期望的闭环传递函数,来设计预测PI/PID控制器。这种控制器有两部分组成,项具有PI/PID控制器的形式,另一项具有预测功能。这种控制器结构简单,可调参数少,参数的调节简单、直观,仿真显示,它有良好的跟踪性能和抗干扰性能,鲁棒稳定性能好,适合在工业生产中进行推广。(2)针对组合积分过程,根据期望的闭环传递函数,研究提出了一种抗时滞伪预测PI(ADQPI/ADQPID)控制算法,并给出了抗时滞伪预测PI控制器的设计方法。这类控制算法基于对象的模型而设计,不仅适合对组合积分系统进行控制,而且适合其它对象的控制。仿真结果显示,本文提出的伪预测PI算法具有良好的控制性能和鲁棒稳定性。(3)研究了先进控制算法在打叶复烤生产线的应用,先进控制算法包括预测PI控制算法和伪预测PI控制算法。首先针对打叶复烤过程的特点,分别建立了烤房、冷房和出口的过程模型。其中,烤房过程模型为一阶时滞对象,采用预测PI控制算法设计烤房温度控制器;冷房和出口过程模型为组合积分对象,采用伪预测PI控制算法设计冷房和出口水分控制器。此外,本文还分析设计了打叶复烤生产线的控制方案,实际的控制效果显示,先进的控制算法不仅能够显著提高控制精度,而且能够节约能源,降低生产成本。(4)设计了基于OPTO22 PAC Project的先进实时控制软件,采用PAC Control编写控制算法,采用PAC Display开发监控界面。通过采用Matlab Simulink工具模拟实际的过程对象,采用OPTO22 R系列控制器运行控制算法,对监控软件进行了仿真研究,体现了一定的实际应用价值。

关键词：打叶复烤时滞过程组合积分过程预测PI控制伪预测PI控制

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考虑内部损伤影响的层合板最终强度预测

固体力学学报 2009年第1期30卷 1-7页

作者：陈建桥彭文杰魏俊红顾明凯华中科技大学力学系武汉430074 宁波检验检疫轻工中心宁波315000

层合板强度分析若只考虑面内失效而忽略自由边界处的分层失效,往往会高估强度值,得不到合理的预测结果.该文提出了一种层合板强度的数值分析方法,综合考虑了层合板的面内失效(基体失效和纤维断裂)以及层间分层失效.采用有限元方法对层... 详细信息

层合板强度分析若只考虑面内失效而忽略自由边界处的分层失效,往往会高估强度值,得不到合理的预测结果.该文提出了一种层合板强度的数值分析方法,综合考虑了层合板的面内失效(基体失效和纤维断裂)以及层间分层失效.采用有限元方法对层合板进行结构分析得到板的应力响应,结合面内失效判据和分层失效判据对层合板各个单层进行失效判断,采用刚度退化和逐步失效方法求得层合板的最终失效强度.与以往方法相比,该文模型和方法考虑的因素更全面.数值算例表明该方法预测得到的最终失效载荷和分层起始载荷和已有文献实验结果一致.

关键词：层合板自由边界分层失效逐步失效最终强度

混合不确定因素下的复合材料模糊可靠性优化设计

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机械强度 2013年第2期35卷 183-187页

作者：魏俊红陈建桥滕亚莉华中科技大学力学系武汉430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

考虑失效(安全)状态的模糊性以及设计变量和设计参数的区间性,研究复合材料基于模糊状态下随机变量和区间变量共存时结构的可靠度优化设计。算例考虑单层复合材料强度指标的随机性、设计变量或材料参数的区间性以及极限状态的模糊性,结... 详细信息

考虑失效(安全)状态的模糊性以及设计变量和设计参数的区间性,研究复合材料基于模糊状态下随机变量和区间变量共存时结构的可靠度优化设计。算例考虑单层复合材料强度指标的随机性、设计变量或材料参数的区间性以及极限状态的模糊性,结果说明所提出的基于模糊状态的混合可靠度模型和计算方法的合理性及有效性。同时,对模糊状态以及区间性的影响进行分析和讨论,研究发现极限状态的模糊性、设计变量或材料参数的区间性对可靠性分析及优化设计结果有较大影响。

关键词：复合材料模糊状态混合不确定区间分析可靠性设计

氢稀释对多晶硅薄膜结构特性和光学特性的影响

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物理学报 2006年第5期55卷 2523-2528页

作者：黄锐林璇英余云鹏林揆训祝祖送魏俊红汕头大学物理系

以SiCl4和H2为气源,用等离子体增强化学气相沉积技术,在250℃的低温下,研究氢稀释度对多晶硅薄膜结构特性的影响.实验结果表明,对于以SiCl4和H2组成的反应源气体,氢对薄膜生长特性的影响有异于SiH4/H2,在一定功率下,薄膜的晶化率随氢稀... 详细信息

以SiCl4和H2为气源,用等离子体增强化学气相沉积技术,在250℃的低温下,研究氢稀释度对多晶硅薄膜结构特性的影响.实验结果表明,对于以SiCl4和H2组成的反应源气体,氢对薄膜生长特性的影响有异于SiH4/H2,在一定功率下,薄膜的晶化率随氢稀释度的减小而增加,在一定的氢稀释度下薄膜晶化度达到最大值85%;随着氢稀释度的继续减小,薄膜晶化度迅速下降,并逐渐向非晶态结构转变.随氢稀释度的减小,薄膜的光学带隙由1·5eV减小至约1·2eV,而后增大至1·8eV.沉积速率则随氢稀释度的减小先增加后减小,在无氢条件下,无薄膜形成.在最佳氢稀释度条件下,Cl基是促进晶化度提高,晶粒长大的一个主要因素.

关键词：多晶硅薄膜微结构氢稀释 SiCl4

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烟叶复烤系统的预测控制研究

控制工程 2010年第S2期17卷 68-71页

作者：魏俊红任正云石建平东华大学信息科学与技术学院上海201620 江苏省丹阳市农业资源开发局江苏丹阳212300

针对烟叶复烤过程的特殊动态特性,提出了一种基于过程模型的预测控制算法。基于烤房温度模型,采用预测PI控制算法设计烤房4个温度控制器;基于冷房和出口广义水分模型,采用伪预测PI控制算法设计冷房和出口水分控制器。这种预测控制器的... 详细信息

针对烟叶复烤过程的特殊动态特性,提出了一种基于过程模型的预测控制算法。基于烤房温度模型,采用预测PI控制算法设计烤房4个温度控制器;基于冷房和出口广义水分模型,采用伪预测PI控制算法设计冷房和出口水分控制器。这种预测控制器的结构简单,可调参数少,参数的调节简单、直观。仿真结果表明,在干扰和模型失配的情况下,预测控制器仍然保持了良好的动态响应性能和鲁棒稳定性,值得在实际工业中推广应用。

关键词：烟叶复烤预测控制鲁棒稳定性

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精密及缺陷信息条件下的结构可靠性设计

力学进展 2008年第4期38卷 427-436页

作者：陈建桥魏俊红葛锐华中科技大学力学系武汉430074

概率方法一直以来被认为是处理不确定现象的最有效的方法.传统的概率可靠性模型建立在随机变量的分布函数基础上,需要较完整的数据信息.在结构设计问题中,有关载荷、抗力等影响因素的统计数据一般是稀少的或缺乏的,信息往往以非完整的... 详细信息

概率方法一直以来被认为是处理不确定现象的最有效的方法.传统的概率可靠性模型建立在随机变量的分布函数基础上,需要较完整的数据信息.在结构设计问题中,有关载荷、抗力等影响因素的统计数据一般是稀少的或缺乏的,信息往往以非完整的形式出现.此外,结构的安全设计还需考虑结构和环境的相互作用,结构设计、分析、评价以及制作过程中可能存在的误差等,有些不确定因素不能归于随机性.因此,需要发展新的结构可靠性设计模型和方法,以克服传统的概率可靠性方法的局限和不足.本文对精密及缺陷信息条件下的可靠性设计模型和方法进行综述,内容包括随机可靠性设计模型与方法、非完整信息下的可靠性分析和设计、模型误差和主观不确定的影响、复杂系统优化求解镱略、以及今后的研究展望.

关键词：可靠性设计缺陷信息模型误差主观不确定或然性理论优化策略

用内聚力模型研究PBGA封装焊点/IMC界面的分层开裂

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固体力学学报 2014年第4期35卷 400-409页

作者：徐林魏俊红安群力陈建桥华中科技大学力学系工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

塑料球栅阵列封装PBGA的可靠性分析中,考虑封装过程中SnAgCu焊料与铜焊盘界面间产生的金属间化合物(Intermetallic compound,IMC)的影响,并引入内聚力模型(Cohesive zone model,CZM),利用ANSYS对热循环作用下焊点/IMC界面的脱层开裂情... 详细信息

塑料球栅阵列封装PBGA的可靠性分析中,考虑封装过程中SnAgCu焊料与铜焊盘界面间产生的金属间化合物(Intermetallic compound,IMC)的影响,并引入内聚力模型(Cohesive zone model,CZM),利用ANSYS对热循环作用下焊点/IMC界面的脱层开裂情况进行研究.结果表明:热循环作用下,在封装器件中焊点承受较大的应力应变,且远离中心的外侧焊点具有比内侧焊点更大的应力应变.IMC的存在极大的降低了焊点的可靠性.界面分层最先发生在最外侧的IMC/焊点界面的两端,随着热循环次数的增加,分层逐渐沿着界面两端向里扩展.在热循环的前几个阶段,各个界面的最大损伤值增大较快,随着热循环的继续加载,界面最大损伤值逐渐趋于稳定.整个过程中四号焊点界面的损伤值始终最大.

关键词： PBGA 焊点金属间化合物内聚力模型界面脱层开裂

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基于数据驱动的电力系统动态等值方法研究

电网技术 2020年第8期44卷 3047-3056页

作者：陈厚合王为超姜涛魏俊红张嵩李国庆东北电力大学电气工程学院吉林省吉林市132012 华电电力科学研究院有限公司东北分公司辽宁省沈阳市110167

提出一种基于数据驱动的电力系统动态等值方法。根据发电机同调关系与节点间电气距离,明确网络划分原则;以所研究区域边界母线电压及联络线功率作为输入,辨识外部区域等值发电机的暂态电抗;以等值发电机有功输出与原始系统联络线有功功... 详细信息

提出一种基于数据驱动的电力系统动态等值方法。根据发电机同调关系与节点间电气距离,明确网络划分原则;以所研究区域边界母线电压及联络线功率作为输入,辨识外部区域等值发电机的暂态电抗;以等值发电机有功输出与原始系统联络线有功功率误差最小为目标函数,基于最小二乘辨识等值发电机的惯性常数TJ和阻尼系数D,进而构建等值系统;以动曲线均方根误差及拟合度指标,定量评价等值系统;最后将所提方法应用于修改的IEEE-68节点测试系统和张北四端柔性直流电网工程,结果验证了所提方法的正确性和有效性。

关键词：动态等值参数辨识电力系统最小二乘惯性常数阻尼