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一种动力系统运行安全边界获取方法及其安全控制技术方案

技术编号:15546216 阅读:116 留言:0更新日期:2017-06-05 19:02
本发明专利技术公开了一种通过定义动力系统运行状态空间区域和安全边界计算方程,计算获取动力系统运行安全边界的方法;动力系统定义的运行区间(如图1所示)可划分为运行状态稳定阈‑1(初始化N维状态空间

A method for obtaining safety margin of power system and its safety control

The invention discloses a definition of the power system operation state space region and security boundary equation method to obtain power system operation security boundary; operation interval dynamical systems defined (Fig. 1) can be divided into stable operation state (initial N threshold 1 dimensional state space

【技术实现步骤摘要】
一种动力系统运行安全边界获取方法及其安全控制
动力工程的安全管理和控制领域。
技术介绍
通常运行的动力系统会受到各种载荷的作用,例如飞行器、发电机组的动力系统的运行转速是需要监控的安全参数,一旦超限安全阈值就会出现机损,甚至安全失控的情况,因此,动力系统运行位移和速度是重要的监控参数;我们专利技术了一种不可逾越安全边界的获取方法,并通过设计安全控制系统,实现动力系统的安全运行控制。
技术实现思路
动力系统由状态方程确定,其运行区间(如图1所示)可划分为运行状态稳定阈-1(初始化N维状态空间正常运行N维状态空间安全运行N维状态空间)和非安全阈-2(非安全运行N维状态空间),实际动力系统运行转速就对应着上述的运行状态空间,将非安全阈-2状态空间从运行区间分离出来,并由图3所确定的安全控制方法4,控制这个非安全阈-2的边界线条件,由安全边界计算方程(3.1)计算安全边界,作为动力系统控制的给定值(4.1),通过PID(4.2)和主动阻尼控制器(4.3)主动控制,使动力系统运行轨迹(4.4)控制在安全区域中。它是一种非安全阈-2的状态空间分离的方法-3,它由阈值计算方程-3.1,转速的安全阈值系数-3.2,构造不可逾越的边界线-3.3,采用主动阻尼振动控制方法(如图3所示),控制动力系统运行转速的安全阈值,使动力系统运行转速的轨迹-3.4在图1所示的非阴影区域内,这样就实现了动力系统的安全运行。本专利技术的优点如下:复杂动力系统运行速度的安全阈值难于通过现场试验获取,这使得系统的运行监控存在不安全因素。如果通过仿真试验的方法获取,往往仿真的场景与实际相差很大,同时,这个仿真需要单台机器的所有寿命期间的工况都要考虑到,这是个费时费力的工作,难以实现;而在现场用超限试验获取,其成本和代价太高。用本专利技术的方法可用最少的成本,获得可靠安全阈值监控数据。附图说明图1为安全区域和不安全区域示意图图2为不可逾越边界线计算方法图3动力系统安全控制系统组成图图4为风电机组塔架动力系统的运行转速安全阈值计算示意图图5为在湍流风12m/s的扰动下,风电机组塔架动力学频率响应输出图具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步描述。假设风电机组塔架动力系统的运行方程是个二阶系统,我们计算出的安全阈值区间如图4所示.几何图形包围的区域为正常运行安全区域。图3中的椭圆环轨迹所对应的值为塔架动力系统所对应安全阈值。设计k(e)=a,分别为0.02、0.04、0.07、0.09,得到不同的椭圆环轨迹,也是方程3.1确定计算的安全边界线,通常设计者选定不同塔架动力系统的设计值确定k(e),于是实际就确定了塔架动力系统的安全边界线。采用图3所示的安全边界阈值的动力系统安全控制方法,实现风电机组塔架位移的控制响应,如图5所示。速度超调出现在塔架固有频率附近,通过图3所示的安全控制系统的作用,灰色与黑色响应曲线的对比,控制实现了塔筒位移速度(黑色曲线)的有效控制。本文档来自技高网...
一种动力系统运行安全边界获取方法及其安全控制

【技术保护点】
一种动力系统运行安全边界获取方法及其安全控制,其特征在于:动力系统定义的运行区间划分为运行状态稳定阈‑1(初始化N维状态空间‑1.1、正常运行N维状态空间‑1.2安全运行N维状态空间‑1.3)和非安全阈‑2(非安全运行N维状态空间),实际动力系统运行转速就对应着上述的运行状态空间,采用专利技术的安全边界计算方程(3.1)将非安全阈‑2状态空间从运行区间分离出来;同时,设计了主动阻尼安全控制系统,控制这个非安全阈‑2的边界条件,使动力系统运行轨迹控制在安全区域中。

【技术特征摘要】
1.一种动力系统运行安全边界获取方法及其安全控制,其特征在于:动力系统定义的运行区间划分为运行状态稳定阈-1(初始化N维状态空间-1.1、正常运行N维状态空间-1.2安全运行N维状态空间-1.3)和非安全阈-2(非安全运行N维状态空间),实际动力系统运行转速就对应着上述的运行状态空间,采用发明的安全边界计算方程(3.1)将非安全阈-2状态空间从运行区间分离出来;同时,设计了主动阻尼安全控制系统,控制这个非安全阈-2的边界条件,使动力系统运行轨迹控制在安全区域中。2.按照权利要求1所述的一种动力系统运行安全边界获取方法及其安全控制,其特征在于,所述的运行状态稳定阈-1和非安全阈-2,转速安全阈值它由阈值计算方程-3.1确定,并计算出的阈值点连线构成不可逾越安全边界。3.按照权利要求1所述的一种动力系统运行安全边界获取方法及其安全控制,其特征在于,所述的非安全阈-2的状态空间分离的方法-3,它由阈值计算方程-3.1,转速的安全阈值系数-3.2,构造不可逾越的边界线-3.3,实现运行状态稳定阈-1与非安全...

【专利技术属性】
技术研发人员:邓英
申请(专利权)人:邓英
类型:发明
国别省市:北京,11

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