總體評價法在非線性控制系統極限環振蕩研究中的應用

遠巧針 三門峽職業技術學院公共教學部

總體評價法主要是指圍繞同一研究對象，綜合利用多個參評單位及指標進行評價的方法，基于非線性控制系統極限循環振蕩研究相對復雜，運用總體評價法可以篩選研究類目，控制研究成本，降低研究難度，賦予該系統相關研究完整性、全面性、科學性，為此其在非線性控制系統研究中的應用極為必要。然而，相較于西方發達國家，我國與非線性控制系統極限環振蕩相關研究基礎較為薄弱，總體評價法應用經驗相對較少，無法充分發揮該研究方法應用能效，這也為本次研究創造條件?；诖耍瑸樘岣叻蔷€性控制系統運行質量，探析總體評價法在該系統極限環振蕩研究中的應用方略顯得尤為重要。

1.建立非線性控制系統極限環振蕩研究模型

非線性控制系統在社會各個領域中均有應用，為使相關研究更富科學性，需研究技術人員率先分析非線性控制系統所處環境，掌握該環境研究要點，以此為由建立系統模型，為有效應用總體評價法奠定基礎。

例如，以汽輪發電機組及其研究環境為例，從理論上來講，汽輪發電機組呈并網運行狀態，且電網大小不一，可以朝著孤立電網及無窮大電網兩個方向發展，研究方向不同則所建立的研究模型也不盡相同，同時研究模型還需與研究問題相契合，如若研究汽輪發電機組快關現象，則以解決該系統中短路故障為目標，建立并網運行模型，旨在提高電網運行穩定性，規避該問題引起的失步現象，達到提高該機組運行綜合質量的目的，若研究機爐負荷現象，則以解決該系統中鍋爐與汽輪機符合匹配問題為目標，建立并網運行模型，旨在通過研究客觀反饋該系統實際特性。

在研究非線性控制系統極限環振蕩過程中，可以建立并網運行模型，同時遵循電網運行兩個極端發展規律，可建立單機運用模型，基于本次研究以汽輪發電機組為例，為充分應用總體評價法，選擇建立單機運行模型，旨在通過研究充分反饋該系統研究成效，若建立并網運行模型則容易掩蓋影響非線性系統穩定性的因素，降低研究成果精準性[1]。

2.明確總體評價法在非線性控制系統極限環振蕩研究目標

在建立研究模型基礎上，研究技術人員需立足非線性控制系統極限環振蕩研究實況，明確總體評價法應用目標，以此為基點建立研究架構，為充分應用該方法落實非線性控制系統極限環振蕩研究目標奠定基礎。從研究系統穩定性視角著眼，相關研究目標可從獨立、對立兩個角度進行分析：一是非線性控制系統自身的穩定性，作為構成該系統穩定性的最小單位，它奠定該系統穩定運行基調；二是極限環振蕩情況，基于極限環振蕩在非線性控制系統中存在重疊、間隙、摩擦、限幅等情況，影響該系統運行穩定性，為此需以此為由設立研究目標并運用總體評價法。

在系統中引入非線性因素，使系統運行復雜程度驟增，為降低研究難度，在復雜系統中探尋研究目標，需要運用總體評價法，繼而在少量研究圖表加持下，掌控該復雜系統運行實況，明晰各個非線性因素對系統動態性能的影響，可以定性、定量分析各個系統中非線性控制因素所起到的作用，為研究技術人員優化相關系統，制定系統完善、革新方案提供依據。在總體評價法加持下，不僅可以得到非線性極限環振蕩與該系統穩定性之間的關系，還能揭示該系統結構、系統參數等因素之間的內在關聯，為進一步優化該系統夯實理論基石[2]。

3.總體評價法在非線性控制系統極限環振蕩中的應用

基于本次研究以汽輪發電機組非線性控制系統極限環振蕩情況為例，為此研究總體評價法應用方略，需從以下幾個方面進行分析：一是高載工況。在汽輪發電機組出現高載工況時，不投入工作的環節為中壓調門，在充分考慮該因素基礎上可以得到總體評價結果，以該結果為基點繪制總體評價圖例，繼而明晰反饋回路、內回路、主回路對非線性系統的影響，使總體評價更為直觀、科學，通過分析總體評價結果可知，當高載工況相角余量設為43.05°，其增益余量及臨界不等率分別為14.93db、0.9%，此時非線性控制系統極為穩定，若在該系統內存在非線性因素時，則會影響系統內極限環穩定性，使其發生不同程度的振蕩現象，其振蕩幅度與非線性因素成正比?；诖耍刂撇⒔鉀Q極限環振蕩問題的首要手段是規避非線性因素對該系統的消極影響，通過調節系統參數，提高該系統穩定性，控制、規避非線性因素消極影響，達到提高該系統穩定性的目的。在研究高載工況時，還可采用“仿真證實+總體評價”方法，更加清晰、具體、充分說明非線性因素對該系統極限環振蕩的影響，為使比較分析更為科學、精準，需在確保各個因素加持下的仿真證實參數一致，達到充分發揮總結評價法應用能效的目的。

二是低載工況。從汽輪發電機組非線性控制系統運行實況出發，率先繪制總體評價圖，反應主回路、高壓前向回路、高壓內回路、中壓前向回路、中壓內回路、中壓反饋回路及高壓反饋回路在該系統中的運行狀態，使分析結果更為具體、直觀，當低載工況相角余量設為19.32°，其增益余量及臨界不等率分別為4.69db、2.91%，此時非線性控制系統極不穩定，在該系統內不同部位均存在擾動極限環的非線性因素，例如當中壓內回路出現間隙或摩擦時，會使非線性控制系統產生觸動極限環振蕩的因素，在總體評價圖表加持下，可以求得極限環振蕩幅度及頻率。與高載工況研究相似，總體評價法同樣可以應用仿真證實方法對相關現象進行分析，并通過對比各組仿真證實結果，可以幫助研究技術人員更好優化非線性控制系統。例如，研究技術人員可以通過降低油動機滑閥摩擦率，控制該非線性因素對極限環振蕩的影響，通過對比分析可以選用旋轉滑閥代替油動機滑閥，降低該環節制動進程中的摩擦率，達到減小極限環振蕩幅度及頻率的目的，使非線性控制系統更加穩定[3]。

4.總結總體評價法在非線性控制系統極限環振蕩研究中的應用經驗

通過對總體評價法在非線性控制系統極限環振蕩研究中的應用進行分析可知，研究目標是研究模型科學構設基礎，不同研究目的加持下的系統模型存在差異性，為此研究技術人員需秉持一切從實際出發理念，通過深入分析非線性控制系統所在環境，以提高非線性控制系統穩定性，降低極限環振蕩幅度、頻率為出發點，率先制定總體評價法應用目標?？傮w評價法可以與仿真證實關聯在在一起，用以印證該評價法加持下所得結論的科學性、精準性，使評價結果更為直觀、可靠，作為實用性較強的研究方法，總體評價法所需圖表相對較少，繼而削減研究技術人員工作量，提高研究效率，控制研究成本，同時不影響研究全面性、有效性，可以幫助研究技術人員掌握各個非線性因素在該系統內的位置，及其與極限環振蕩的關系，為研究技術人員定量、定性分析非線性控制系統提供依據，繼而揭示該系統特點，為充分發揮該系統運行成效奠定基礎。

結束語：綜上所述，總體評價法在非線性控制系統極限環振蕩研究中的有效應用，具有提高研究效率，降低研究難度，提升研究精準率等積極意義，為此研究技術人員需在科學應用該方法同時，不斷總結該方法應用經驗，完善相關研究體系，通過建立非線性控制系統極限環振蕩研究模型，明確相關研究目標，從高載工況、低載工況、臨界不等率、不穩定系統等角度出發，落實非線性控制系統研究目標，找到規避極限環異常振蕩良策，繼而使非線性控制系統得以穩定運行，凸顯總體評價法應用價值。