三角原理

关键词：

三角原理（精选五篇）

三角原理 篇1

关键词：“三角财富”原理,学习型社会,新模式学习,持续学习动力

没有理由也没有必要否定这样一个基本事实:财富是人类各种形式的劳动追求的目标。一个人,一个团体乃至一个国家都希望富裕而强盛,其拥有财富的多少绝对是最重要的评价指标。

一、财富的概念

财富的概念可表述为具有货币价值、交换价值或经济效用的财产或资源。经济学上,财富是指物品按价值计算的富裕程度;对国家而言,全体居民财富的综合,成为社会或国家的总财富。

从一般意义而言,社会或国家总财富大致可分为三类,即: 智慧财富、物质财富、货币财富。物质财富可理解为资源、资产、 资料等概念的合成体,比如土地资源、海洋资源、矿产资源、森林资源;房产、工厂、桥梁、机器设备、工具、原材料等,这些财富具有相对稳定的特点。货币财富则是指在一个国家内,甚至在国际上流通的币种,例如美元、欧元、日元、英镑、澳元、人民币等,货币的多少可用阿拉伯数字表达。一个人、一个公司乃至一个国家拥有货币的数字越大,其拥有的货币财富就越多。物质财富也可以通过评价转化为相应的货币数字,这个数字越大,拥有这种物质财富就越多。

智慧财富,也称为学习财富或知识财富,其中的智慧包括政治智慧、经济智慧、军事智慧、文化智慧、生活智慧、科学智慧、思维智慧、交往智慧、处世智慧等。智慧潜藏于人的大脑,人人都有智慧,毫不夸张地说,智慧创造财富。

货币财富属于显性财富,物质财富属于中性财富,而智慧财富属于隐性财富。

把货币财富、物质财富和智慧财富分别用三条线来表示并构成三角形,称为财富三角形。

众所周知,在数学上,三角形具有稳定性。什么是稳定,就是能保持相对静止。其原理在于:构成体的质点以最少的连接组合在一起可表现出强大作用力时的外在物质表现。在实际生活中, 三角形的稳定性在很多建筑设计中得到了应用。例如埃及金字塔、桥梁、房屋、自行车等。在生活语言中,也有很多成语体现着三角形的原理,如约法三章、三足鼎立、三十而立、三位一体、三思而后行等。这些特点都体现了三角形的稳定性。

三角形的面积公式为:1 /2×(底×高)。从三角形的稳定性来看,在财富三角形中,由货币财富和物质财富构成夹角(B角) 后,智慧财富作为底起着重要的支撑作用。决定财富三角形稳定性,不可忽视的一个条件是,三条财富边的“质”必须是相等的。 假如,AB和BC两边是由“钢筋”构成,而AC边由毛线构成,这样的财富三角形是不具稳定性的。

从三角形的面积公式来看,在夹角B确定以后,决定面积大小的三个数中,1/ 2是常数,高与低是正比例关系,所以底的长度起决定作用。

我们可以把财富三角形的面积视为社会或国家总财富。社会或国家总财富的增加或减少,智慧财富的质与量起着决定作用。我们借助1895年4月17日中国清朝政府和日本明治政府的不平等条约《马关条约》来说明:其第四款中,日本要求清朝政府将库平银二万万两交与日本,作为赔偿军费。如下图,由于战败,说明清朝政府的智慧不够,从而使本应属于中国的财富流入日本,损失的财富为S△ABC- S△A'BC',即图中的阴影部分。反过来,对日本而言,中国损失的却变成了日本增加的财富。

同理,对于物质财富也会由于智慧财富的质量而使一个国家财富总量发生增加或减少。例如,美国在1867年3月仅用720万美元从俄国手中买下阿拉斯加,从而使美国的土地资源增加了1518800平方公里,这样美国的国家总财富也得到相应增加,充分体现了美国的战略智慧。从财富三角形的原理,可以明显地看出,智慧财富的“质量”决定着一个国家财富总量是否相对稳定、是否增加与减少。那么,智慧财富是以何种形式存在的呢?事实上,智慧财富是由智慧创造的,而智慧存在于人的大脑中。人类社会不断地发展、变化和进步,其本质是靠人们已经产生的智慧来推动的。毫无疑问,社会要不断发展和进步,必须依靠现在和未来人的智慧,如果人的智慧不能满足社会的发展需求,社会就可能停滞不前,甚至倒退。

二、“学习和教育”能够保持创新活力

智慧潜藏于人的大脑,那就存在一个如何开发的问题。可以用倒推的方式来找到人类智慧开发的途径:智慧财富依靠智慧而产生;智慧来源于科学的思维,思维要依靠足够的知识,而知识却来源于学习。可以看出,学习是人脑智慧开发的最主要的途径。离开了学习,人的智慧就得不到开发和启迪。人类的智慧不够,就不能有所创造、有所进步,也就不能产生智慧财富,从而使我们的社会财富总量出现萎缩,人们的生活水平就会下降。这个结论对个人家庭、企业组织、地方政府和整个国家都是一样的。

中国是一个人口众多,具有悠久文化历史的发展中国家。经过30多年的改革开放,有效地解放了生产力,极大地提高了人们的物质和精神生活水平,初步形成了学习型社会,不断增加了包括智慧财富在内的国家财富总量,从而占据了世界第二大经济体的位置。

但是,面对纷繁复杂的世界,我们国家面临的竞争更加激烈,发展压力更大,社会进步的任务更艰巨。换句话说,为了应对各个方面的挑战,我们需要不断增加国家财富的总量,尤其是中华民族智慧财富的进一步开发。这将是一个巨大的社会化工程, 也是一个永无停歇的人类开发项目。

另外一个事实是,我国还是一个发展中国家,经过30多年的改革和发展,基本进入了中等收入国家。目前中国经济正处于经济增速的换挡期、经济结构调整的阵痛期和前期刺激政策的消化期,“三期”叠加,有可能进入“中等收入陷阱”,导致经济停滞。而要改变这种现状,就必须在自主创新和人力资本方面继续增加投入,培养新的竞争优势。换句话说,就是要在国民“学习和教育”上寻找突破口。伟大导师列宁曾强调:“我们一定要给自己提出这样的任务:第一是学习,第二是学习,第三还是学习。”可见,“学习”对推动社会进步和发展具有无可比拟的重要性。

明白“学习”的重要性并不难,难的是学什么,谁去学,怎样学和学后用的问题。要解决这些问题,首先要构建新型的学习型社会。通过相应的机制和科学的手段促进和保障全民学习和终身学习,使全民学习行为长久持续,并在学习过程中,不断增加智慧财富,使整个国家始终保持竞争的动力和创新的活力。

要使全民学习行为长久持续并获得效益,创建新模式学习和提供可持续的学习动力是急切需要解决的问题。

三、关于新模式学习

当前的社会可称为信息化时代,信息技术已经极大地改变了人们的工作方式、生活方式和思维模式。互联网、云计算、大数据等技术提供了前所未有的历史机遇和重大挑战。目前,在经济、金融、军事、购物消费等领域已有广泛应用,但是在全民学习和教育的结合上却严重滞后。以“淘宝网”为例,人们在上面什么都能找到,什么都可以买到,过程简单,效率奇高,还能送货上门,服务到家,绝对可称为消费购物领域的一场大的变革。以此为范例,是否可以创建关于全民学习资源的“淘宝网”呢?从目前信息化水平来看,硬件资源和设备条件已能基本满足需要,而在教育和学习资源的软件建设方面尤显不足。只要国家和社会力量加大这方面的研发和投资,实现全民学习和教育的超级“淘宝网”(learnning windows)是完全可能的。在这个平台上,真正实现 “人人皆学、时时能学和处处可学”,为每个人都提供适合的学习机会,让每个人都能共享优质的学习资源。

四、关于可持续学习动力问题

人们学习的真正动力是什么呢,这个问题仁者见仁,智者见智,可以罗列很多观点。比如,生存的需求、生活和成长需求、获取知识和技能的需求、发展和成功的需求、实现自我价值和兴趣的需求、社会交流与沟通的需求等,以上这些观点作为学习的动力, 支撑着人类长久的学习活动。但经过长期探索和研究,这种学习动力的可持续性在理论上成立,但在人类学习实践过程中,经常会出现动力不足、停滞、中断、厌倦、无趣等现象,这些现象会大大降低学习的效率,抑制学习的积极性和主动性,从而影响人的智慧财富的开发和收益。这说明,我们过去解决学习动力的问题,在理论上不完整,在实践中有缺陷,需要进一步完善和补足。根据三角财富原理,可以得出这样的结论,追求智慧财富是学习的核心动力,因为学习的终极目标是获得智慧,智慧可以创造或转化为一切财富。还可以提出一个观点:学习是一种劳动。所谓劳动,是人类创造物质财富和精神财富的活动,包括脑力劳动和体力劳动。那么,对一个人来说,无论在学校层面、家庭层面和社会层面, 学习都是一种脑力加体力的综合性劳动。既然学习是一种劳动, 就应该“按劳取酬”。只要解决了学习劳动的“取酬”问题,可持续的学习动力问题就会迎刃而解。关于这一结论的依据,可以回到本文开头的第一句话上:财富是人类各种形式劳动追求的目标。

学习是一种“劳动”。“劳动的对象”是“学习的内容”“,劳动的成果”是“学习产品”的“交易”“,交易”的利润则绝大部分用作“学习劳动”的“报酬”。这样,就形成了一种比较完整的“学习市场”。

在“超级学习市场”,针对学生群体、社会成人等类群,以标准化、项目化、单元化、微格化等方式设计“学习内容”。学习者选定学习内容后,经过消化、吸收、练习临摹等手段,将自己的学习成果提交,经评定后以积分形式累积储存于学习者的专用账号, 然后 , 经特殊设 计将积分 转化为KAT币 (knowledge and thingking知识与思维)。KAT币也可用智慧财富来表达,并以一定比例兑换成流通货币。KAT币兑换流通货币所需资金可由经营公司、国家和个人共同以国民学习基金来筹措。这样,就可完成学习到财富间的跨越,从而有效解决可持续学习动力问题。

五、结语

三角原理 篇2

关键词：三角高程测量；全站仪；原理；方法

一、全站仪的概念

全站型电子测速仪简称全站仪，是通过对测站点进行三维坐标快速测量，对坐标进行定位和测量数据自动采集，并经过处理器进行分析和结果储存，快速完整的实现了对测量数据分析和处理的过程。全站仪进行工作时能够将经纬仪角度测量系统、自动测距系统以及计算机自动处理系统进行紧密结合，对测量数据进行统一分析和处理。

二、传统的高程测量方法

1.1水准测量。水准测量是利用水平视线来测定两点间的高差。如图1所示，设地面上有A、B两点，A是已知点，B是待测点。为了求B点的高程，在A、B两点之间大致等距离处安置水准仪，设水准仪的水平视线A、B在两水准尺上的读数分别为，则可依读数求得该两点间高差，进而计算出待测点B的高程。

图1只能解决两点间距离较近或高差较小的情况。当A、B两点距离较远时或高差较大时，必须选择若干个转点，如图2所示，设P1、P2、…、是高程路线的转点。则：

hAB=∑h=∑a-∑b（3）

1.2三角高程测量。三角高程测量是通过测定两点间的水平距离及竖直角，根据三角学的原理计算两点间高差的。如图3所示，设A、B为地面上高度不同的两点，已知A点高程，只要知道A、B两点的高差，即可得到B点的高程。为了确定A、B两点的高差，可在A点架设经纬仪（全站仪），在B点竖立觇标（棱镜杆），直接量取仪器高、觇标（棱镜）高、观测竖直角、水平距离，则可求出高差及B点的高程，若A，B两点间的水平距离为D，则hAB=V+i-t，即：

HB=HA+Dtanа+i-t（4）

图中：D为A、B两点间的水平距离；а为在A点观测B点时的垂直角；i为测站点的仪器高，t为棱镜高；HA为A点高程，HB为B点高程。V为全站仪望远镜和棱镜之间的高差（V=Dtanа）。上面式（4）中就是三角高程测量中的基本公式，此公式的建立必须是以水平面为测量基准面和视线直线观测为前提的条件下进行的，因此，在测量时必须满足A、B两点之间的距离要很近时测量结果才会比较准确，当其距离比较远时，由于地球曲率和大气折光的影响，测量结果会出现偏差，测量时要加入相关因素的计算。

三、基于三角高程测量原理的全站仪高程测量方法

3.1测量方法介绍。在对全站仪进行测量使用时，如果能够摆脱其已知高程点放置的限制，对其进行任意置点，并利用三角高程测量技术进行高程测量，将会大大提高测量速度和效率。如图3所示，图中的A点高程假定为未知，B点高程为已知点，并通过全站仪对其他待测点进行高程测定。由上述（4）式可知：

HA=HB-（Dtanа+i-t）（5）

上式中i和t都是未知量，Dtana可以通过仪器进行测量得出数据。在这个过程中如果仪器一旦放置好后，i的数值将不再发生变化，假定t数值也是固定不变的，并同时选取跟踪杆作为反射棱镜。从上面（5）式中可以得出：

HA+i-t=HB-Dtanа=W（6）

基于以上论述假设，并通过上述（6）式可知，HA+i-t在测量过程中各种测站点上的数值是不在发生变化的，因此可以对W的值进行计算。

3.2理论验证。下面从理论上分析一下这种方法是否正确。

由（8），（11）可知，两种方法测出的待测点高程在理论上是一致的。也就是说我们采取这种方法进行三角高程测量是正确的。

四、运用三角高程测量新方法的优点

由上述理论及计算分析可看出这种三角高程测量方法具有众多优点，主要表现的以下几点：4.1在整个测量过程中不再需要对测量仪器和棱镜高度进行测量，这样可以大大减少测量的误差并提高其测量准确度。4.2在进行观测的过程中，对全站仪的放置尽量居中安放，并让其前后视距等距离放置，这样可以对地球曲率和大气折光造成的高差影响进行有力降低和消除，可以进一步对测量精度进行提高。4.3运用三角高程测量新方法，可以对任意置点进行测量，又不会受到测量地形和环境的影响，在丘陵和山区地质测绘中比较适用，并且可以在一定条件下来替代等几何水准测量法，大大提高了野外测量作业的工作效率。

五、结语

本文介绍了用全站仪新的三角高程来测量高程的方法，不需要量取仪器高、觇标高，减少了测量误差的影响，与传统水准仪测量相比，测站数大大减少，外业工作量也减少，所以可以提高工作效率。尤其是在地形起伏比较大的山区，更具有突出的优点；而且经过精度分析，精度可以达到四等水准测量的要求。

参考文献：

[1]姬婧，宿敬业.浅析应用全站仪测量高程的方法[J].矿业工程，2011，09（2）：46-47.

[2]江小进.全站仪在三角高程测量中的应用[J].科技研究，2013：61-62.

[3]彭守印，陈虎.全站仪三角高程测量方法探讨与比较[J].价值工程，2012，（12）：51-51.

三角波比较法的幅值和相位补偿原理 篇3

三角波比较法作为电压型变流器的主要电流控制方法之一[1,2]已经得到了非常广泛的应用。一般认为采用旋转坐标系下的三角波比较法来跟踪正弦指令电流时可实现电流无静差控制,具有比静止坐标系下三角波比较法更好的稳态性能[3,4]。然而,在有源滤波器(APF)等应用场合,指令电流是一系列谐波电流的叠加,此时即使在旋转坐标系下指令电流也不会转换为一直流分量[5],因此也就无法实现电流无静差控制。另外,在旋转坐标系中,为了得到瞬时无功指令,需要引入低通滤波器环节,从而给控制器带来较大的延时,会严重恶化电流控制器的动态性能。实际上,静止坐标系下的三角波比较法与旋转坐标系下的三角波比较法的主要区别在于积分参数的影响不同。文献[6]通过数值仿真得到了三角波比较法的频率特性,对静止坐标系下积分参数的作用进行了一些定性分析,但是由于积分参数的作用具有很强的非线性,在不同参数、不同频率下其表现出来的特性都不一样,因此要进行定量的分析十分困难。更多的文献[6,7]指出,在引入系统电压前馈后,可以把三角波比较法中的比例积分(PI)控制器简化为比例(P)控制器,而基本不影响其电流跟踪的性能。正因为如此,本文的分析和研究都只基于引入系统电压前馈后采用P控制器的静止坐标系下的三角波比较法结构。

静止坐标系下的三角波比较法的最大缺点是输出电流与指令电流存在较大的幅值差和相位差,但是如果需要跟踪的指令电流是缓慢变化的周期信号,则可适当调节指令电流的幅值和相位来补偿三角波比较法带来的幅值差和相位差。文献[8]提出的在计算指令电流的反Park变换中进行相位超前矫正的方法正是基于这一思想,但是该文将三角波比较法固有的相位滞后归结为检测和闭环控制的延时值得商榷[9]。

本文首先用微分方程定量地推导出三角波比较法所带来的幅值差和相位差,然后用相量图形象地推导出数字化控制器延时对算法所固有的幅值差和相位差的影响,为三角波比较法幅值和相位补偿提供理论指导。

1 三角波比较法的幅频特性和相频特性

设eS为系统电压,uC为变流器输出电压,iC为装置输出电流,i*C 为装置指令电流。由图1(a)可得:

$L\frac{\text{d}i{}_{\text{C}}}{\text{d}t}+Ri{}_{\text{C}}=u{}_{\text{C}}-e{}_{\text{S}}(1)$

式中:L为连接电感;R为等效电阻。

为了简化分析过程,将图1(b)所示的三角波比较法的PI控制器简化为P控制器,可得:

$u{}_{\text{C}}=k(i{}_{\text{C}}^{*}-i{}_{\text{C}})+e{}_{\text{S}}(2)$

式中:k为P控制器的比例系数。

假设经过脉宽调制(PWM)后,变流器的输出电压uC与参考值u*C完全相等,联立式(1)和式(2)可得:

$L\frac{\text{d}i{}_{\text{C}}}{\text{d}t}+Ri{}_{\text{C}}=k(i{}_{\text{C}}^{*}-i{}_{\text{C}})(3)$

当电压型变流器直流侧电压控制得比较平稳时,其输出电流的各次谐波分量之间相互独立,不存在耦合关系,因此可以对各次谐波电流的控制过程进行独立分析。这里不妨令i*C 为一正弦信号,即

$i{}_{\text{C}}^{*}={\rm I}{}_{\text{r}\text{m}\text{a}\text{x}}\sin \omega t(4)$

将式(4)代入式(3),解微分方程可得:

$i{}_{\text{C}}=\frac{k{\rm I}{}_{\text{r}\text{m}\text{a}\text{x}}(\omega \text{e}{}^{-at}-\omega \cos \omega t+a\text{s}\text{i}\text{n}\omega t)}{(a{}^2+\omega {}^2)L}(5)$

式中:a=(k+R)/L。

可见,变流器输出电流由稳态电流和暂态电流2部分组成,当t→∞时,输出电流为:

$i{}_{\text{C}}(\infty )=\frac{k}{L\sqrt{a{}^2+\omega {}^2}}{\rm I}{}_{\text{r}\text{m}\text{a}\text{x}}\sin (\omega t-\phi )(6)$

式中:$\phi =\arctan \frac{\omega }{a}$。

由式(6)可知,只有控制器比例系数k无穷大,变流器的输出电流才能完全无差地跟踪参考电流。但是一般来说,考虑到控制系统的稳定性,比例系数k不能取值太大,这时三角波比较法的输出电流与指令电流就存在幅值差和相位差,且其大小可以由式(6)计算出来。

2 控制器延时对算法固有幅频特性和相频特性的影响

以APF装置为例,首先定义各电流正方向为$\dot{{\rm I}}{}_{\text{L}}=\dot{{\rm I}}{}_{\text{C}}+\dot{{\rm I}}{}_{\text{S}}$。其中,$\dot{{\rm I}}{}_{\text{L}}$为负载电流,$\dot{{\rm I}}{}_{\text{C}}$为APF补偿电流,$\dot{{\rm I}}{}_{\text{S}}$为经过APF补偿后的系统电流。同样,只对某次谐波电流的控制过程进行分析,当忽略检测和控制的延时时,根据三角波比较法的工作原理可得各相量之间的关系如下:

$\begin{array}{l}\dot{U}{}_{\text{C}h}=k(\dot{{\rm I}}{}_{\text{L}h}-\dot{{\rm I}}{}_{\text{C}h})=k\dot{{\rm I}}{}_{\text{S}h}(7)\\ \dot{{\rm I}}{}_{\text{C}h}=\frac{\dot{U}{}_{\text{C}h}}{\text{j}\omega L+R}(8)\end{array}$

式中:$\dot{U}{}_{\text{C}}$为APF输出电压;下标h为某次谐波分量;ω为该次谐波的角频率;L和R分别为APF连接电感及其等效连接电阻。

联立式(7)和式(8)可得:

$\dot{{\rm I}}{}_{\text{S}h}=\frac{\dot{{\rm I}}{}_{\text{C}h}(\text{j}\omega L+R)}{k}(9)$

根据式(9),可以画出各电流相量关系如图2所示,其中ϕ为电流跟踪算法造成的相移。

根据各相量之间的关系,由三角形余弦定理和正弦定理不难求得:

$\begin{array}{l}\text{ϕ}=\arctan \frac{\omega L}{k+R}(10)\\ \dot{{\rm I}}{}_{\text{C}h}=\frac{\dot{{\rm I}}{}_{\text{L}h}}{\sqrt{(1+\frac{R}{k}){}^2+(\frac{\omega L}{k}){}^2}}(11)\end{array}$

这与前面由微分方程推导的结果(见式(6))是一致的,验证了该相量分析法的准确性。

如果在上述推导过程中考虑控制器的延时,即假定电压型变流器的实际输出电压uCh滞后参考电压uChref角度θ,同样,根据三角波比较法的工作原理可得各相量之间的关系如下:

$\dot{U}{}_{\text{C}h}=\dot{U}{}_{\text{C}h\text{r}\text{e}\text{f}}\angle -\theta =k(\dot{{\rm I}}{}_{\text{L}h}-\dot{{\rm I}}{}_{\text{C}h})\angle -\theta =k\dot{{\rm I}}{}_{\text{S}h}\angle -\theta (12)$

$\dot{{\rm I}}{}_{\text{C}h}=\frac{\dot{U}{}_{\text{C}h}}{\text{j}\omega L+R}(13)$

联立式(12)和式(13)可以推得:

$\dot{{\rm I}}{}_{\text{S}h}=\frac{\text{j}\omega L+R}{k}\dot{{\rm I}}{}_{\text{C}h}\angle \theta (14)$

根据式(14),可以画出各电流相量的关系如图3所示,其中ϕ′为电压型变流器输出电流滞后负载电流的角度。

同样,可由上述相量关系图,根据三角形余弦定理和正弦定理得到:

$\begin{array}{l}{\text{ϕ}}^{\prime }\approx \arcsin \frac{b^{\prime }\text{s}\text{i}\text{n}(\beta +\theta )}{\sqrt{1+(b^{\prime }){}^2+2b^{\prime }\text{c}\text{o}\text{s}(\beta +\theta )}}(15)\\ \dot{{\rm I}}{}_{{\text{C}}^{\prime }}\approx \frac{\dot{{\rm I}}{}_{\text{L}}}{\sqrt{1+(b^{\prime }){}^2+2b^{\prime }\text{c}\text{o}\text{s}(\beta +\theta )}}(16)\end{array}$

式中:$b^{\prime }=\frac{\sqrt{(\omega L){}^2+R{}^2}}{k}$;$\beta =\arctan \frac{\omega L}{R}$。

将电感L=1.07 mH,等效电阻R=0.1 Ω,k=14,控制器延时为75 μs等APF装置的具体参数代入后,按照式(10)和式(14)可以分别计算出不考虑控制器延时和考虑控制器延时后三角波比较法的幅值差和相位差,最后可作出如图4所示的三角波比较法的波特图。

从图4可见,控制器的延时使得三角波比较法的相位差比无延时的理想情况略有增大,且指令频率越高,增大越明显,但其增大的角度折算成时间只有0.6 μs～6.6 μs,远小于控制器的延时。因此,在对三角波比较法进行相位补偿时可忽略控制器延时的影响,即采用式(10)估算需要补偿的相位,化简可得:

$\text{ϕ}\approx \arctan \frac{\omega L}{k+R}\approx \frac{\omega L}{k+R}=\omega \text{Δ}{\rm T}(17)$

式中:ΔT=L/(k+R)。

从式(17)可知,不同频率的指令电流需要补偿的相位不同,但是需要补偿的滞后时间是相等的。因此,在采用三角波比较法时,只要能够在tk时刻提前预测出tk+ΔT时刻变流器需要发出的指令电流,并以此指令电流作为变流器在tk时刻的指令电流,则变流器能够恰好在tk+ΔT时刻输出相应的电流。这样,尽管三角波比较法的固有延时仍然存在,但其控制效果却得到了改善。

除了对三角波比较法的指令电流进行相位补偿外,也可以根据式(16)计算出三角波比较法的幅值差,对其幅值也进行相应的补偿。需要指出的是,控制器的延时对三角波比较法的幅值差影响较大,因此不能采用式(11)来估算三角波比较法的幅值差。从图4可见,控制器的延时使三角波比较法的输出电流增大,且指令频率越高,增大越明显。

3 实验结果

图5和图6给出了APF采用幅值和相位补偿前后对非线性负载谐波补偿效果的实验结果。从实验结果可见:未采用幅值和相位补偿算法时,APF补偿效果不够理想,补偿后系统电流仍然存在较大畸变,总谐波畸变率为12%,特别是17次以上的谐波电流,补偿后不但没有减小反而增大;采用幅值和相位补偿算法以后,APF补偿效果大大改善,系统电流总谐波畸变率降为4.4%,达到了国标的要求。

在实验过程中,还尝试只采用相位补偿算法时将控制器的延时从75 μs变换为40 μs和125 μs(开关频率为8 kHz),观察发现最后控制器的补偿效果变化不大,从而验证了前面关于控制器的延时对三角波比较法固有相位差影响不大的结论是正确的。

4 结语

三角波比较法是电压型变流器的主要电流控制方法之一,在APF和PWM整流器等需要高精度电流控制的场合都有着广泛的应用。本文通过分析研究引入系统电压前馈并采用P控制器的静止坐标系下的三角波比较法,指出幅值差和相位差是三角波比较法所固有的,并非由控制器的延时带来;同时,采用相量图形象地推导出数字化控制器延时对算法所固有的幅值差和相位差的影响,为采用幅值和相位补偿方法来改善三角波比较法的电流跟踪效果提供了理论指导。

参考文献

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采用勒洛三角形原理的流量计设计 篇4

在工业生产、科学研究和日常生活中常使用流量计测量流量, 现有流量计多是通过扇叶传递流速情况, 进而计算流量的。存在下列的问题:一是在小、微流量情况下, 扇叶及齿轮系统启动需要克服较大的阻力;二是在大流量的情况下, 扇叶及齿轮系统的旋转偏快。这就造成计量不准确的情况。典型的例子有:水龙头开得很小的时候, 会有水流出, 但水表不会转;水龙头在巨大流量的情况下迅速关闭, 水表还是会跑很多圈才会停止。其它类型的流量计大多也存在着湍流测量不准确等问题。难以实现精确测量。

1 背景技术

目前勒洛三角形主要的应用于发动机转子、滚轴、特殊钻头 (方孔钻头、六角形钻头等) , 应用于流体工程领域只有少数研究开展。

由于勒洛三角形在正方形的约束下, 每旋转一周其中心会有4次符合椭圆曲线的跳动, 因此存在中心不稳的情况, 这就限制了勒洛三角形在流体工程领域的应用。但是以往的研究表明, 在单向阀门辅助下, 勒洛三角形仅可以应用于流量计量不准确情况下的流体动力系统, 且实现原理较为复杂。

2 背景与基本思路

随着科学技术的不断发展, 各个领域对于实验数据的要求也越来越严格, 仪器的精密度要求也随之提升。传统的流量计难以满足发展需要。为提高流量计的精密度, 我们提出采用勒洛三角形原理的流量计。

2.1 技术发明内容

针对一般流量计在计量大流量及小微流量情况下的计量不准确的情况, 设计出一种新型的流量计, 计量方法采用容积法, 以进入流体推动流量计转子转动;以转子转动推动流体流出。保证任意时刻进水量与出水量相同。以转子转动圈数计量流体, 实现精确测量。

2.2 技术原理

图1是本发明的主体结构的视图。

图2、图3、图4、图5是本发明的工作原理示意图。

图例以一个边长为1的正三角形的三个顶点为圆心, 边长为半径所画出的勒洛三角形转子, 装在内腔为1的正方形的流量计外壳中, 四角为单向进出液孔。由于流量计内壳的正方形正好是勒洛三角形转子的等宽支撑线, 所以当转子随着流体的进入转动时, 正方形的每一条边始终有一个而且只有一个点和转子接触, 这样就把流量计内腔平面分成四个相互隔开的独立部分, 且每一独部分立面积的大小随着转子的转动而发生变化。

3 项目前景

容积式流量计与压差式流量计、浮子流量计并列为三类使用量最大的流量计, 常应用于昂贵介质 (油品、天然气等) 的总量测量。

工业发达国家近年容积式流量计 (不包括家用煤气表和家用水表) 的销售金额占流量仪表的13%~23%;中国约占20%。而普通容积式流量计脉动问题严重, 本设计能够很好的减弱脉动带来的影响。因此该产品拥有广阔的市场前景。

创新点:

(1) 设计出一种全新的流量计量原理;

(2) 克服已有流量计量设备在小微流量和巨大流量时计量不准确的缺点;

(3) 充分挖掘勒洛三角形的机械原理和数学原理;

(4) 开辟勒洛三角形的全新应用领域;

(5) 充分利用勒洛三角形转动与流量方向的对应关系。

参考文献

[1]高俊.三角形滑块双定子轴向马达的分析[J].燕山大学, 2011.

[2]陆雅言, 丁以山.关于等宽曲线的讨论[J].中国科学技术大学学报, 1983 (04) .

三角原理 篇5

1 三角波比较法幅值及相位补偿原理的优缺点分析

大量实践研究表明, 利用三角波比较法幅值及相位补偿原理实现对电压型变流器乃至整个系统的电流控制较传统模式具有显著的优点, 但仍伴随着一定的制约性因素。具体而言, 有以下几点。

1.1 优势分析

这一比较方法在电流分量与转换中不但具备了更高的系统稳定性, 还使得信息数据分析不再局限与静止坐标系, 而通过低通滤波环节解除了电流的跟踪性能。

1.2 劣势分析

三角波比较法在静止坐标系与动态坐标系中对电流的控制形态及作用各不相同。静止坐标系中采用三角波比较法不仅容易造成幅值与相位值差的扩大, 还容易延缓整个电流控制环节的工作速率。

2 三角波比较法及控制器幅频特性、相频特性与影响因素的试验

为了能够得到电流控制影响下三角波比较法在幅值与相位值上所显现出的特性, 并进行合理运算与分析, 就需要依照电压型变流器电流控制的基本原理进行幅频与相频特性试验分析。具体而言, 有以下几点。

2.1 三角波比较法的幅频特性、相频特性实验分析

下图是三角波比较法成功应用与电压型变流器电流控制环节的规划线路图。e s为系统电压、ic为输出电流、i*c为指令电流、uc则为输出电压量。

由图可得:连接电感 (R) dic/dt+等效电阻 (R) ic=uc-es, 通过对控制器比例系数与脉宽调制处理后, 电压型变压的电流运动变得较为平稳, 这时对系统中各谐波电流的控制可以实现独立计算与分析, 并得出变流器在正常情况下终端输出电流是由稳态与暂态两部分构成的, 并长期处于运动变化过程中。连理相关运算公式与实验数据。相关人员发现, 当t趋向于无限大时, 可以得出结论:当电流控制器的比列系数同时趋向于无限大的时候, 整个系统才处于无差异性运行状态下。而实际操作过程中, 基于对整个电压型变流器系统稳定性考虑, 不能将这一比例系数过分扩大, 而这一指令下所导致的相位差与幅差则需要明确衡量。

2.2 控制器在三角波比较法运算模式下对原有幅频、相频特性的影响

在电流控制装置中, 基于控制器延时情况的不同, 研究人员需要根据个正反方向电流大小的不同判定为比较试验提供的补偿电流, 在一般三角波比较法影响下, 电压型变流器控制器中各个子电流之间的向量关系可以分为以下两种情况分析。

2.2.1 不考虑控制器延时情况

这一情况下系统各向量之间的关系如图所示。其相关数据可以通过三角波比较法下正弦与余弦定理计算得出。

2.2.2 考虑控制器延时情况

电压型变流器在电压控制环节如果充分考虑这一控制器的延时状况, 即意味着这一装置的实际输出电压滞后于系统初始参考电压始终保持一定水平, 则各向量之间的滞后角度示意图如下所示。

2.3 控制器两种状态下的对比与分析

根据装置在电流控制器运作环境下的角度分析, 通过对三角波比较法下是否考虑控制器延时情况的不同, 可以做出这两者之间的关系连接波特图, 直观形象的检测这两种状态下的控制器幅值及相位补偿差值变化趋势 (见下图) 。

根据上图所示的对比分析, 三角波比较罚计算模式下控制器延时情况所得到的相位差交无延时情况下有所增大, 这一变化也促使着指令频率的正相关发展趋势。但这一变化趋势在系统实际运作过程中所产生的差异非常小, 几乎可以忽略不计。由此可以简化相位补偿的公式, 得出φ≈arctanωL/K+R≈ωL/K+R≈ωΔT。

2.4 结论研究

在三角波比较法的幅值与相位补偿原理实际运作过程中, 只要能够规定时间对tk+ΔT这一时刻整个电压变流器相应电流指令的具体数据, 就能够直观反映出终端输出电流, 以此提升1整个电流控制环节的运行速度与质量。

摘要：伴随着现代科学技术与经济社会不断发展与进步, 三角波比较法已经逐渐取代传统模式, 成为了电压型变流器电流控制中应用最为广泛也是最有效的一种技术方法。本文针对电压型变流器电流控制技术的这一发展趋势, 以三角波比较法技术为着眼点, 从基本概述、幅值与相位值差对整个电流控制的影响这两大方面进行分析与研究, 并据此论证了做好三角波比较法下幅值与相位补偿工作对整个电压型变流器电流控制环节的重要作用与意义。

关键词：三角波比较法,幅值,相位,补偿,电压型变流器,电流控制

参考文献

[1]夏培容, 尹怡欣, 王久和, 张金龙.急于变阻尼的电压型PWM整流器无源控制研究.[J].北京信息科技大学学报 (自然科学版) .2009. (04) .

[2]田香军, 王久和, 唐义, 闫健.扩张状态观测器在电压型PWM整流器中的应用.[J].北京信息科技大学学报 (自然科学版) .2009. (04) .

[3]许晓飞, 彭书华, 陈雯柏.基于模糊控制的智能温度平台设计.[J].北京信息科技大学学报 (自然科学版) .2010. (04) .