前馈管理

2024-06-05

前馈管理（精选九篇）

前馈管理篇1

1 加强培训与考核, 提高护理人员的综合素质

1.1 学习法律法规提高护理人员法制观念及执业的安全意识

每季度进行一次全院性的护理安全教育活动, 主要学习《医疗事故处理条例》、《护士条例》、《患者安全目标手册》等相关法律法规知识, 观看《警钟长鸣》录像, 使护理人员学法、知法、守法, 加强护理安全教育, 强化护理人员的安全意识, 科学地评估执业风险, 规范执业行为, 从而达到有效地控制护理风险的目的。

1.2 加强业务知识和技能培训与考核

临床护理人员是落实各项治疗护理工作的主力军, 是前馈控制的主体, 因此加强专业知识与操作技能的培训和考核, 规范护理人员的执业行为是非常重要的。在专业知识上我们是根据各层次护理人员的需求进行分层次培训和考核, 同时各科室根据本科室特点, 制定学习计划, 定期进行业务学习护理查房疑难病例的讨论。在技能操作上护理部成立技能培训小组, 统一培训各科室护士长及带教老师, 再由护士长和带教老师培训和考核本科室的护士, 护理部技能小组对各科护士进行抽考, 这样做到护理操作逐项落实, 层层把关, 使每位护理人员的操作趋于标准化、规范化, 减少个体差异性。护理部定期邀请护理界专家教授讲授, 让护士接受新理论新技术的培训, 使护理人员掌握丰富的专业知识和熟练的操作技能, 在临床护理过程中进行知识的实践和联想, 达到理论联系实际, 从而提高对患者病情变化的分析、思考、判断能力, 确保护理内在质量的提高。

2 健全各项护理规章制度, 规范临床护理工作

护理部制定了《护理安全管理制度》、《护理技术操作规程》、《疾病护理常规》针对护理工作特点。护理部还制定了全院《护理安全与风险管理预案》《重点护理环节和对象的安全管理制度》, 建立常规护理风险应急处理程序, 一旦发生护理缺陷或意外事件, 护理部及科室从根源分析的基础上写出护理缺陷意外事件的书面报告, 同时制订防范措施与预案。

3 建立护理安全监控机制

3.1 护理安全管理小组

3.1.1 医院成立以科护士长为组长, 护士长为监控人员的院科二级护理安全管理小组, 定期将本院及文献中报道的护理缺陷内容进行分析、归纳、分类, 作为全院护士工作中的预警内容, 发现工作中潜在的护理问题, 如给药、压疮、跌倒、各种引流管的管理、新入院重症患者的处理等要求各科护士长根据上述问题, 结合本科实际情况展开讨论, 主动寻找护理安全隐患, 加以控制。

3.1.2 每月护理安全管理小组对全院护理安全质量进行大检查, 及时发现和纠正临床护理工作中的不安全隐患, 对存在问题提出整改意见, 针对制度、标准、常规、流程等不科学或缺乏可操作性等现状, 修订相应的制度、标准、常规、流程, 使其更贴近临床, 并作为下一步必查的内容加以跟踪检查, 对全院的护理安全起到检查督促指导作用, 并对全院护理安全信息进行反馈、原因分析、综合评价, 提出一些潜在的问题, 制定相应的预防措施, 使各科护理人员了解本科室安全质量状况, 明白哪些方面容易发生问题要加强预防, 哪些方面已经存在问题需要及时进行整改等, 使安全防范更有针对性, 达到事前预防的目的。

3.1.3 建立护理安全“啄木鸟小组”:作为护理安全管理小组分支, 由每个科室选派一名临床一线护士组成护理安全“啄木鸟小组”, 负责对各科室不良事件信息收集并及时报告护理安全管理组, 起到护理安全协管员的作用, 使护理安全意识深入护理人员的每个层次, 调动护士积极性, 树立护理安全人人有责的工作作风。

3.2 护士长是科室护理安全管理的第一责任人, 推行护士长一日五查制, 做医院规章制度落实及日常护理质量监督人, 能及时发现护理安全隐患, 及时排除隐患, 做到相互补台。一日五查即:护士长早晨上班查夜班工作质量, 尤其是夜间新入院患者、危重疑难患者、手术患者的各项护理是否到位;交班后查健康教育、病区管理、基础护理完成情况;中午下班前查各班护士工作质量;午后查连班工作和中午急诊入院患者的治疗护理措施落实情况;下午下班前查本班新入院患者、危重疑难患者、手术患者的各项治疗护理是否到位以及交班内在质量。护士长一日五查有助于护士长及时、准确、客观地发现人员的知识、技能、态度等方面问题, 分析判断其原因和发生护理不安全的可能性, 提出整改措施并负责落实, 体现了谁主管谁负责的主人翁态度, 讲求管理的时效性, 由此来提高护士长的责任意识。

3.3 加强重点护理环节的管理

3.3.1 建立重点护理环节和对象的安全措施, 包括输血及药物不良反应的管理、危重病人的安全管理、危重病人及大手术病人转运交接等, 加强重点护理环节的过程及终末质量的全程监控, 确保了护理安全。药物医嘱微机处理后, 每天每班进行医嘱的两人核对, 对输血、输液、注射等治疗实行两人核对两人签名, 责任明确, 人人把关。

3.3.2 制作警示标识护理部专门制作各类警示标识, 固定在操作醒目之处, 电脑旁放置“整理医嘱时请注意不能确定的医嘱请再与医生联系”, 治疗室放置“取药时请再次核对, 病人递交的自备药请当面清点与核对”, 更衣室摆放“本班医嘱和治疗都完成了吗?下班前还有什么要交班吗?”等提示语;利用不同的颜色进行提示, 如青霉素及化疗药物的补液瓶分别用红色与黄色的网套与普通药物补液瓶加以区别, 提醒护士在巡视过程中加强观察, 在临床护理操作中, 护士必须切记5个不可, 不可随意简化操作程序, 不可忽视查对, 不可凭主观经验估计行事, 不可忽视操作中的病情变化, 不可让护生在无督导的情况下独自操作。警示标识的引用对护士在视觉上作了友情提醒。

3.3.3 中夜班及节假日护理安全中夜班及节假日是护理风险事件的高发时段, 护士长根据工作量的多少弹性派班, 全院派急救备班, 节日护理人力调控预案, 节前安全检查, 中夜班及节日护士长轮流值班等, 确保护理质量不松懈。

4 加强医疗仪器设备的管理

护士长针对本科室现有的仪器的使用, 对全科护士进行培训与考核, 使他们熟练掌握各种仪器的性能、使用方法和操作技能, 判断分析各类监测数据, 并在使用过程中能及时、准确完成各项护理操作, 建立运行仪器和备用仪器日常维修和质控制度, 强化设备操作护士的风险意识, 不断提高预见风险、规避风险、排除风险的能力, 对于超出护士处理能力范围的风险, 应及时报告设备维修人员和医师, 确保各类仪器的安全使用。

5 小结

通过对护理安全的前馈控制, 不但完善了本院的护理管理制度、标准、流程, 而且提高了护理人员的安全意识, 使每一位护理人员都做到不制造缺陷、不传递缺陷、不接受缺陷, 使安全护理始终贯穿在护理操作、处理、配合抢救的各个环节和过程中, 从小处着手抓细节, 确保环节质量, 提高终末质量[3], 实现护理安全目标。

关键词：前馈控制,安全管理

参考文献

[1]郑一宁, 单秀莲, 付凤齐, 等.前馈控制与护理安全盲点关系的研究[J].中国护理管理, 2006, 12 (6) :33.

[2]朱明宝.现代医务护理技术与临床规范化操作及医护管理实务全书[M].北京:金版电子出版公司, 2002:2004～2005.

前馈控制在电厂的实践与应用篇2

【关键词】前馈控制；反馈控制；控制回路；静态前馈；动态前馈

1.系统介绍

1.1概述

福建大唐国际宁德发电厂一期工程为两台600MW超临界参数燃煤发电机组，在典型控制回路中采用了静态前馈和动态前馈技术。一些过程控制中，在静态前馈控制进行“粗调”的基础上，反馈控制只是对偏差稍加校正，进行“细调”就可以达到控制目标。在大迟延、大滞后过程控制中，根据扰动因素，加入动态前馈，既克服了反馈控制需待偏差产生之后才发出控制作用以至于不及时或者过调的缺点，又保证了控制效果，使控制质量大大提高。

1.2前馈控制原理

前馈控制以不变性原理为理论基础，其是预先测出影响过程的主要扰动因素，再根据对象的物质平衡条件，计算出适应扰动的调节量然后进行控制，即扰动一出现，就立即进行校正并被抵消掉，其能够很好地解决复杂难控过程。另外，前馈控制可分为静态和动态两类。

1.3前馈控制与反馈控制的差别与联系

前馈控制是开环控制，其效果不通过前馈来加以检验；而反馈控制是闭环控制，其需要通过反馈来加以检验。前馈控制力求控制的准确性，要达到高度的静态准确性，这在实际过程控制中是难以做到的。实际中，如果通过构建前馈-反馈控制系统，能很好地解决扰动补偿和扰动引起被调量变化时的反馈检验，控制效果就更为理想。

2.静态前馈在几个典型控制回路中的应用

静态前馈控制的最高境界就是达到精确控制，反馈调节只是辅助手段，但是这在实际过程控制中扰动因素往往很多，我们最多就一两个主要扰动进行前馈控制，这当然不能补偿其他扰动引起的被调量的变化，因此，静态前馈控制就不能达到精确控制。我们可以运用前馈-反馈控制系统来控制生产过程，前馈控制可以较为准确的粗调，反馈来细调，能够起到很好的控制效果。

2.1送风控制回路

为了使锅炉适应负荷的变化，必须同时改变送风量和燃料量。送风控制系统的最终任务是达到最高的锅炉热效率。本厂由于设计上的原因，采用送风机动叶控制热二次风母管风箱压力，燃烧器二次风门控制每层燃烧器的二次风流量。这样设计有一个优点，就是单台给煤机的煤量发生变化时，所需的二次风量就相应改变，对应的该层二次风调门动作，同时氧量对其进行修正。由于该层的二次风流量发生变化，二次风箱母管压力就相应改变，送风机动叶就动作，维持二次风箱压力在设定值附近。

锅炉负荷对所需风量的扰动最大，为了能满足完全燃烧所需的空气量，所以采取负荷作为送风机控制的前馈。

存在的问题：由于PID输出范围设置不合适，导致设定值与反馈值偏差较大，送风自动出现较大问题。2008年11月21日，3号炉送风机调节调节出现较大偏差，机组负荷471MW，设定值为1.06Kpa，反馈值为1.84Kpa，偏差为0.78Kpa。出现这么大的偏差是因为，PID输出范围为0—100，它的下限设的太高，偏差出现时，PID输出往下走，到零时，尽管偏差越来越大，但是下限被限死了，以至于不能调节，这时只是前馈在起作用，直接在送风机的输出。

处理方法：把PID输出范围为0—100更改为-10—100，之后就调节正常了。

2.2负压控制回路

负压系统通过控制烟道引风机静叶开度调节引风量和炉膛负压，同时可将送风量作为前馈，即送风量改变的同时引风量也发生变化，以此可控制炉膛压力，保障燃烧过程。

本厂采用空预器出口母管左右侧热二次风流量总和作为负压控制回路的前馈，当风量发生变化时，直接作用于引风机静叶调节，反馈控制再做“细调”，这样可以很好的控制炉膛负压。

2.3一次风压控制回路

为了稳定燃烧，必须稳定燃烧着火点，为此要保证在任何负荷下均有一定的一次风压。在不同负荷下，需要的风压也不一样，风压低了，磨煤机易发生堵煤，风压高了，一次风机易发生喘振，所以合理的控制好一次风压，显得尤为重要。

本厂采用锅炉负荷作为静态前馈，不同负荷对应于不同的一次风机动叶开度，反馈控制再做“细调”，达到控制好一次风压的目的。

2.4汽机锅炉主控制回路

本厂负荷控制中的前馈控制是按负荷指令进行的。前馈控制的主要作用是使补偿对象动态特性的迟延和惯性加快负荷响应，在变负荷过程中起“粗调”作用。这样，当负荷需求变化时，调门开度可以及时响应，以提高负荷控制质量。与此同时，通过锅炉主控的前馈控制器立即改变锅炉主控指令，使燃烧率相应改变。

本厂汽机主控控制功率，锅炉主控控制主汽压力，通过蒸汽流量作为锅炉输入能量的需求信号，采取锅炉跟随的协调控制方式来实现机炉间的基本协调。蒸汽流量是根据调节级压力计算出来的，但是调节级压力并不总是能代表汽轮机的能量需求，所以，采取负荷指令与蒸汽流量叠加，作为锅炉主控的前馈加入到输出信号中，用能量需求信号来及时调整锅炉燃烧，能够达到良好的控制效果。

3.动态前馈在几个典型控制回路中的应用

由于锅炉主汽温和再热汽温的影响因素较多，本厂锅炉主蒸汽通常采取二级减温分段控制，再热汽温采取喷水减温、再热烟气挡板调节来控制。控制策略上，我们对减温水采取串级回路控制，加入温度微分前馈；再热烟气挡板控制为单回路，加入温度微分和总煤量微分前馈，再加入负荷静态前馈，这样能够很好的控制蒸汽温度。

3.1再热汽温控制回路

对于再热汽温的控制，本厂运用了动态前馈和静态前馈，结合反馈控制，投入再热烟气挡板自动，较好的控制住了再热汽温。一定负荷下，再热烟气调节挡板的开度也不尽相同，所以采用锅炉负荷作为静态前馈。采用本侧末级再热汽温微分作为前馈。由于再热烟气调节为大迟延、大滞后环节，当末级再热汽温有变化趋势时，再热挡板就需要动作，这样能快速的控制再热汽温。

总煤量的变化，带来的就是烟气热流量的变化，它对再热汽温的影响很大，所以采用总煤量的微分作为前馈。当煤量增加时，挡板往关小方向动作，煤量减少时，挡板往开大方向动作，这样基本上克服了煤量变化所带来的扰动。启停磨煤机或机组投入AGC期间，投入再热烟气调节挡板调节能较好的控制再热汽温。

3.2过热汽温控制回路

本厂过热器设计两级喷水减温，以减小过热器温度迟延，提高过热汽温控制品质。

一级减温的被调量是一减过热器出口汽温，导前信号是一级减温器出口汽温。采用一减过热器出口汽温变化率和锅炉负荷作为主调的前馈。当一减过热器出口汽温出口温度具有变化的趋势，温度动态前馈输出给副调，副调产生偏差，一减调门动作，提前增大（减小）喷水，达到预先控制汽温的目的。

当锅炉负荷发生变化时，烟气流量就发生变化，因此对过热汽温的影响较大，故采用锅炉负荷作为前馈。如图3所示。同样，二级减温采用二减过热器出口汽温变化率和锅炉负荷作为主调的前馈，能够很好的控制主汽温度。

4.结语

一些过程控制中，在静态前馈控制进行“粗调”的基础上，反馈控制只是对偏差稍加校正，进行“细调”就可以达到控制目標。在大迟延、大滞后过程控制中，根据扰动情况，加入动态前馈，可以很好的克服扰动，既克服了反馈控制需待偏差产生之后才发出控制作用以至于不及时或者过调的缺点，又保证了系统的误差控制的准确性，使控制质量大大提高。

由于前馈控制的大量运用，本厂生产过程自动控制较为良好，各项生产指标正常，这与自动控制水平的提高和控制策略的良好运用是分不开的。

【参考文献】

[1]刘吉臻.协调控制与给水全程控制[M].中国电力出版社，1993.

[2]金以慧.过程控制[M].清华大学出版社，2002.

前馈控制在护理安全管理中的应用篇3

1 方法

1.1 制订紧急风险预案

根据临床易出现的紧急风险, 制订了突发事件护理应急预案, 如药物引起过敏性休克的风险预案、病人住院期间出现摔伤的紧急处理预案、住院病人发生坠床的风险预案等, 使护士在遇到紧急风险时, 能够按章程采取应急措施, 有效地降低了护理风险。

1.2 危重病人床头交接

对于危重病人护理进行床头交接, 如病人的生命体征、病情变化、各种引流管、静脉输液的药物及速度、采取的护理措施等情况。填写危重病人床头交接记录单, 班班交接并签名。

1.3 科室间病人交接

科室与科室之间病人要做严格的交接, 如病人的姓名、住院号、诊断、生命体征等情况, 并且填写科室与科室之间病人交接记录单, 交班科室护士与接班科室护士分别签名。

1.4 成立安全管理小组

1.4.1 压疮防范小组

组长由护理部副主任担任, 副组长由相关科室的护士长担任, 组员由对压疮有一定临床护理经验的护理骨干组成。对有可能形成压疮风险的病人, 首先进行评估, 填写压疮报告表, 包括科室、姓名、年龄、病案号、诊断、日期、压疮来源 (院外带入或院内发生) 、病人皮肤情况、病情及措施、压疮的转归, 采取必要的护理措施, 根据病情使用气床垫, 定时翻身, 保护膜的应用, 从而避免压疮的形成。

1.4.2 静脉输液小组

组长由1名护理部副主任担任, 组员由科室的护理骨干、高资历、大专以上学历的护士组成, 并且对全院护士进行静脉输液相关知识培训以及经外周静脉置入中心静脉导管 (PICC) 的培训, 制订了静脉输液用药规范, 建立建全静脉输液的相关制度及注意事项, 对高渗药物、化疗药物、刺激性药物的输液方式, 输液护理文书记录等的规定。

1.5 制成相关护理程序

如住院病人发生输血、输液反应时的应急程序, 护士遭受感染后紧急处理程序, 发生病人外出或外出不归时的应急程序, 护理不良事件报告流程。当这些特殊情况发生时, 护士能井然有序地处理。

1.6 核心制度的培训与落实

重点对危重病人抢救制度、查对制度、交接班制度、分级护理制度进行定期学习、考核、培训, 不定期抽查提问, 使其能有效实施。制订护理病例讨论制度、护理业务学习制度、护士院内进修制度、低年资护士培训制度。加强对护士业务素质的培训, 提高护士的整体素质。

2 实施效果

2008年我院住院病人10 366例, 发生护理不良事件64例, 其中护理文书不良事件24例, 导管脱出或拔出2例, 药品保管不规范4例, 液体外渗2例, 烫伤2例, 跌倒2例, 床头卡填写不确切9例, 口服药卡漏填或填写不正确19例。2009年6月加强对护理安全质量进行前馈控制, 采取一系列的措施;2010年我院护理不良事件明显减少, 住院病人15 488例, 发生护理不良事件40例, 其中护理文书不良事件18例, 导管脱出或拔出2例, 药品保管不规范2例, 液体外渗1例, 烫伤1例, 跌倒0例, 床头卡填写不确切5例, 口服药卡漏填或填写不正确11例。

3 讨论

3.1 加强护理管理, 规范护理行为, 防止护理缺陷发生

在临床护理、技术操作, 感染控制、器械设备安全、环境安全等方面制定护理程序、质量标准, 科学的技术操作规程使护理工作规范化、常规化, 有效防范护理纠纷[1], 使医疗差错隐患消灭在萌芽状态。

3.2 提高法制观念, 加强危重病人、无主病人的管理, 防患于未然

加强法制观念, 提高法律意识是安全管理的前提[2], 护士认真学习《医疗事故处理条例》及相关的法律知识, 知法懂法, 做到有法可依、有据可查, 对危重病人、无主病人以及科室与科室之间病人交接等重点加强管理, 加深了护士对护理安全的认识。设定了危重病人床头交接记录单、科室与科室之间病人交接记录单、无主病人及特殊事件报告表, 注重环节, 对病人尽职尽责, 把护理安全放在首位。

3.3 加强护士责任心的教育, 提高护士业务素质

加强对护士业务素质的培训, 是护理安全管理的前提。从核心制度培训到护士进行院内轮转进修、低年资及新护士进行分期学习、讲课、护理查房等方式, 使护士的业务素质、综合素质、安全防范能力不断提高, 具备扎实的专业知识、精湛的护理技术、尽职尽责的责任心, 才能为病人提供满意的护理服务, 从而保证护理安全。

3.4 建立安全管理小组, 在前馈控制中发挥作用

发扬团队精神, 创建集体氛围。建立安全管理小组, 如静脉输液小组、压疮防范小组, 让具有专业奉献精神的护理骨干和年轻护士参加管理小组, 发挥个人的特长和技能 (不论是专业技能, 还是管理技能) , 同时带动全院护士的积极性, 加强护理安全措施的实施, 使静脉输液外渗、静脉炎、压疮的发生率等护理缺陷明显下降。

4 小结

现代医学模式的不断改进和医疗保健事业的发展, 对护理服务提出了更高的要求。医疗安全问题已提到了护理质量的首位, 在提高护理质量的同时, 必须加强护理质量控制。前馈控制在管理学中是一种积极的、主动的控制, 可通过控制影响因素来实现控制的目的, 是一种“事前控制”, 能防患于未然, 将问题解决在萌芽状态。在进行前馈控制的同时, 要配合环节质量控制、反馈质量控制, 才能使护理安全措施得以更完善地实施, 护理安全得到保障。

摘要：[目的]探讨前馈控制在护理安全管理中的应用。[方法]对护理安全质量进行前馈控制, 制订风险预案, 危重病人床头交接、科室间病人交接记录单, 成立安全管理小组等护理安全措施。[结果]通过对护理安全质量进行前馈控制, 采取一系列的护理安全措施, 护理不良事件明显减少。[结论]实施前馈控制能将护理安全隐患消灭在萌芽状态, 是有效的护理安全措施。

关键词：前馈控制,护理安全管理,护理风险

参考文献

[1]林习洁.实施护理安全管理方法控讨[J].医药产业资讯, 2005, (8) :82-83.

前馈管理篇4

针对BP算法容易陷入局部极值和粒子群算法易失去多样性的问题，为了克服两种算法的缺点同时能够利用这两种算法的优点，本文提出一种新的算法，在算法前期利用粒子群算法能够较快的找到局部最佳的优点，如果此时粒子群失去多样性的情况下，再继续用BP算法继续训练网络，在局部极值的情况下继续训练网络，从而找到局部更优点，如果在BP算法陷入极值时，转到粒子群算法进行训练神经网络，进而克服BP算法的缺点，同时，本文将新的算法用户网络入侵检测中进行验证，发现本文提出的算法在精度和速度方面都要优于BP算法和粒子群算法。随着移动终端电子设备的使用普及，计算机网络已经渗透到我们生活的每个角落并正在改变我们的生活方式，但是，网络安全问题日渐凸显，当前网络安全防护技术有访问控制，入侵检测等等，其中，网络入侵检测是当前研究的热点问题之一。然而，传统的入侵检测技术正逐渐显示其缺点和不足，基于BP神经网络的入侵检测系统引入使得与人工智能结合的更为紧密，更能识别和检测出各类入侵行为。但是BP算法本身具有训练时间长且不易收敛到局部最小的缺点，本文分析了当前的入侵检测系统及神经网络技术，并且考虑到BP算法的缺陷的基础上提出将粒子群优化算法（PSO）和BP算法相融合的新算法，称之为IPSO-BP算法。主要优点是克服两种算法在入侵检测训练过程中各自的缺点。

改进算法原理

PSO-BP算法用来优化的对象（粒子）主要是BP神经网络的权值和阈值，粒子群空间维度是BP神经网络的权值和阈值的个数之和，每个粒子对应神经网络的权值和阈值，在输入样本时，用粒子群中的粒子来计算出相应的输出，而衡量每个粒子的适应度的是网络的期望值和实际输出值之间的均方误差。公式如下：

（1）

J表示每个粒子的适应值；其中N为训练样本集的总数；Yij为第i个样本的第j个网络输出节点的理想输出值；yij是第i个样本的第j个实际输出值，c是网络输出元的个数。在本算法中还要引入另一个重要指标-粒子群的聚集程度公式如下：

（2）

其中t表示粒子群迭代到第t代；s（t）表示当前粒子和每个粒子历史最好位置的聚集程度；n表示粒子总数；i表示第i个粒子；j表示第i个粒子的第j维；xij（t）表示第i个粒子的第j维坐标值；表示粒子群中所有粒子的第j维坐标的平均值。当粒子的聚集程度低于S（t）时，要进行对当前粒子的每维加上一个（-1，1）之间的随机值进行干扰，同时对每个粒子的最好位置也加上随机值进行变化，提高其多样性。对全局最优值用BP算法进行训练。具体的算法流程如下：（1）设定粒子群中粒子个数N，根据需要确定神经元的个数和相应的权值和阈值，以此确定粒子群中粒子的维数D，设定训练次数iter，设定粒子更新速度的最大值Vmax，学习因子c1，c2，设定适应值精度error。（2）随机初始化每个粒子的位置和速度。并且将每个粒子的pbest和全局最小值gbest设为无穷大。（3）把每个粒子值赋对应的赋给神经网络的权值和阈值。输入样本，计算出对应的实际输出值，按公式（5）计算每个粒子的适应值。（4）取适应值最小的与gbest比较，如果比gbest小，更新gbest，反之gbest不变。每个粒子当前适应值和自身历史最好pbest比较，如果比pbest小，更新pbest和相应的位置，反之pbest不变。如果gbest低于设定的error则，训练结束。如果训练次数大于iter，训练结束，反之进入步骤（5）。（5）根据公式（2）、计算出每个粒子每一维的变化速度，并且与Vmax和 -Vmax比较比Vmax大，值改之为Vmax比-Vmax小的改之为-Vmax，带入公式（3）更新每个粒子。（6）用公式（6）判断当前粒子的聚集程度，如果不低于預先设置的标准时，转到步骤（3）重复执行，反之进入下一步骤。（7）产生随机数对当前粒子进行干扰。对每个粒子的历史最好位置，用随机函数进行干扰，保存为历史最好位置和适应值。用BP算法对全局最优值的位置进行训练，得到的适应值与全局最优值比较，较好的话，更新全局最优值和相应位置。转入步骤（3）重复执行。

实验

本实验数据主要源于麻省理工学院林肯实验室提供的1999年从模拟网络中手机的网络攻评估数据。设计网络中为一个输入单元，8个隐含单元和1个输出单元的三层神经网络。C1=C2=1.5，Vmax=1.5，Wmax=0.95，Wmin=0.25，均方误差设置为error=1e-4；粒子群的大小设置为N=70。通过比较带动量项的BP算法，标准的PSO算法，IPSO-BP算法。在粒子群聚集到一定程度，用rand（）对当前粒子群干扰的算法和对粒子群粒子历史最优位置干扰的方法和IPSO-PB算法比较结果。均方误差值如下：

图1：三种算法误差比较曲线

从图1可以看出，在均方误差值方面，IPSO-BP算法优于后两种算法。本文提出的干扰当前粒子群，干扰每个粒子历史最好位置和集合两种方法并且对粒子群最好位置采用BP算法等三种方法在均方误差方面用实验验证。可以看出，对于本实验数据，在粒子群迭代到1500次左右时，干扰当前和干扰粒子历史最好位置两种方法在均方误差方面已经不是很明显了，在IPSO-BP算法中，到1500次左右的时候却下降的很快。

（作者单位：中国人民银行淮安市中心支行）

作者简介

前馈管理篇5

关键词：前馈控制,新生儿,护理风险

新生儿科室的护理比较特殊, 患儿不具备表达能力和自我控制能力, 护理风险管理工作的开展面临着很大的难题和挑战[1,2]。这就需要护理工作人员能具有前馈性, 防范一些风险, 将风险事故等问题控制在发生前, 提高患儿家属的满意度[3,4]。本次研究的主要目的是探讨前馈控制在新生儿护理风险管理中的应用效果, 选取2014年1月至2015年1月于西安交通大学第一附属医院就诊的新生儿患者共200例, 作为本次研究的主要对象。实施前馈性控制护理措施后, 取得了非常满意的风险管理效果, 其具体报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择本院于2014年1月至2015年1月收治的新生儿患者共200例, 将其随机分为两组, 观察组100例中, 男童患者60例, 女童患者40例, 患者年龄为33~42周, 平均年龄为 (37.5±0.5) 周;对照组100例中, 男童患者65例, 女童患者35例, 患者年龄为38~42周, 平均年龄为 (40.0±0.5) 周。其中, 新生儿窒息30例, 新生儿咽下综合征40例, 早产儿10例, 其他120例, 本次研究选取的两组患者在年龄、性别及一般临床表现上差异均无统计学意义, P>0.05, 具有可比性。

1.2 护理方法

对照组患儿进行常规护理, 患儿在住院期间, 护理人员积极与家属沟通联系, 告知患儿一般病情, 并要求家属能配合护理工作, 做好监护工作;观察组在此基础上, 护理人员实施人性化管理, 能以新生儿为中心, 将其看作自己的亲人, 如同弟妹一样地照顾;护理人员在加强基础巡查的基础上, 根据新生儿的实际情况, 构成一个专门的风险管理小组, 实施24小时全监护的值班管理, 严格落实查对制度, 做好交接班工作[5]。

1.3 观察指标

统计分析患儿家属对护理工作的满意度, 采用满意度问卷调查, 分为“非常满意、满意、一般满意、不满意、非常不满意”五项, 满意度为满意人数占总人数的百分比。两组患者分别于3、6、9及12个月时回院随访。统一采取中国标准化的贝莱量表对两组患儿进行智力发育指数 (MDI) 及运动发育指数 (PDI) 评估, 同时统计分析护理风险事故发生情况, 包括新生儿护理纠纷等[6]。

1.4 统计学方法

对上述治疗采用SPSS16.0统计学软件进行数据的分析, 采用±s表示计量数据, 进行t值检验, 采用χ2检验计数资料, 检验标准为α=0.05, P<0.05时为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 患儿家属护理满意度结果

在实施前馈性控制护理措施之后, 对患儿家属进行调查, 发现观察组患儿对护理工作满意的人数达到98例, 护理满意度为98.00%, 明显高于对照组的92.00%, 组间比较具有统计学意义, (P<0.05, 见表1) 。

2.2 两组患儿MDI的比较

观察组3、6个月的MDI值分别与对照组比较, 差异无统计学意义 (P>0.05) ;9、12个月的MDI值均高于对照组 (均P<0.05, 见表2) 。

2.3 两组患儿PDI的比较

观察组3、6、9及12个月的PDI值高于对照组, 差异有统计学意义 (P<0.05, 见表3) 。

2.4 新生儿风险事故发生统计分析

观察组患者接受护理人员前馈性控制措施之后, 其新生儿护理纠纷1例, 跌倒患儿0例, 风险发生率为1.00%, 而对照组中风险发生率为8.00%, 对照组风险发生率要明显高于观察组, 组间比较具有统计学意义, (P<0.05, 见表4) 。

3 讨论

新生患儿多器官发育不完全、身体娇嫩而且体型之间存在较大差异。新生儿病情一旦危重复杂, 所需工作量大, 且病房内女性医务人员居多, 再加上对微流二氧化碳监护有一定的需求, 这些都对新生儿科病房的工作提出了更高的要求[7,8]。危重新生儿随时都有生命危险, 除须认真细致观察病情外, 还应利用各种微量检测监护仪器, 进行快速、连续不间断的监护检测, 以便及早发现病情变化, 及时处理[9]。新生儿外科病房常有极端情况发生, 因此对监护仪具有极高的要求[10]。具体来说, 新生儿护理具有四个特点:总体上要求监护仪测量技术先进, 能够精准测量;需要智能化的信息处理功能, 为临床医生提供更直观的病人信息参考;强大的信息管理系统, 能够及时准确记录病人病程各项参数信息, 为预后评估做出有效参考;具备满足不同体型的患儿需求的优质解决方案一般附有新生儿各项信息[11]。

前馈性控制主要是通过护理人员工作总结而制定详细的风险管理计划, 提前采取应对措施, 以降低日常工作中的风险发生率[12,13]。在本次研究中主要是坚持一种人性化及全监护的模式, 以规避风险地发生。观察组患儿在实施这种前馈性控制措施下, 其中只有1例发生风险纠纷, 主要是由于患儿出现突发过敏性症状。其他患儿家属对护理管理基本都满意, 其满意度达到98.00%。而对照组患儿家属的满意度为92.00%, 明显低于观察组。此项研究结果表明, 前馈性控制的主要作用是能降低护患纠纷, 同时能降低患儿意外事故的发生率, 保证了患儿的生命安全, 提高了患儿家属的满意度。由此可见, 前馈性控制护理措施的实施具有重要的临床应用价值, 值得借鉴与推广彭文静在“护理风险管理在新生儿病区应用效果分析”中也指出风险管理中前馈性控制的重要地位, 这个问题值得护理人员重视和深入思考[14]。

前馈管理篇6

1 资料与方法

1.1 一般资料

该文选取在2014年3月—2015年3月和2015年4月—2016年4月进行两组管理模式, 前组应用传统模式, 后组增加应用前馈控制手段, 同时取上述时间段患者各27例, 包括传统组与前馈组, 前组男女比例各为18例与9例, 年龄在25~70岁之间, 患者疾病类型包括感染性疾病9例、车祸损伤8例、大型手术后10例等。后组男15例、女12例, 年龄范围处于29~67岁之间, 上述疾病类型分别为11例、8例、8例。所有患者留置导管包括尿管、静脉留置针、腹腔引流管等。两组患者资料差异无统计学意义, P>0.05。

1.2 方法

传统组进行ICU科室内常规管理模式, 包括基础护理、专科护理流程, 护理人员每日完成日常护理内容, 由护士长定期进行质量监督工作, 做好科室环境维护, 对患者进行用药护理, 及时进行导管消毒工作。为其提供优质护理服务。前馈组对本科室过往出现过的导管感染情况进行系统分析, 将其对患者造成后果危险程度进行划分, 并找出其危险因素, 针对性制定管理流程, 包括操作标准、并发症预防等方面。①因素分析:科室护理人员对于导管安全责任心不够、护理人员导管护理工作不到位、置管时没有严格按照标准流程操作、护理人员对于导管感染等并发症自主意识不高、患者机体免疫力较弱、科室护理质量管理体系不全面、导管留置时间较长等原因[4]。②护士长应建立全面导管安全护理制度, 将本科室现存导管感染相关风险因素整理并打印成册, 针对性提出控制手段, 下发给科室全体工作人员, 提高其警惕心。③对科室患者及时做好入科时导管置入适应症评估工作, 对于完全符合标准患者予以置管, 并严格遵循导管置入标准流程, 置管前应全面评估患者机体情况, 了解病情, 预测性评估患者置管后可能出现并发症情况, 做好预防措施。置管时严格遵循无菌操作原则, 包括严格消毒, 仔细检查相关用物有效期等情况, 为患者选择适宜导管, 置管过程应严格无菌操作, 且注意动作轻柔[5]。④在导管置入成功后应及时做好导管维护工作, 观察其导管引流情况, 及时更换引流袋, 记录并观察引流液的量与性质, 注意引流袋悬挂位置, 每日进行导管消毒工作, 保持导管周围皮肤清洁, 及时更换敷料。应每日坚持为患者进行会阴护理, 做好导管评估工作, 导管不宜保留时间过久, 对于疑似感染患者早期进行抗生素治疗并及时拔管。收集引流液时应提前消毒, 对于留置导尿管患者应定时为其夹闭导尿管, 锻炼其膀胱功能, 为拔管做好准备, 做好导管妥善固定工作。

1.3 观察指标

观察两组间感染情况。观察护理质量情况。

1.4 统计方法

采用SPSS 18.0统计学软件对所有数据进行分析, 计量资料用均数±标准差 (±s) 表示, 采用t检验, 计数资料用百分比表示, 采用χ2检验, P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 观察感染情况

传统组出现导管感染情况为12例 (44.44%) , 前馈组经过改革管理模式后出现感染情况为2例 (7.41%) , 后组较少, P<0.05。见表1。

2.2 观察患者对导管护理质量评价

传统组对护理人员皮肤消毒、导管护理、无菌操作及服务态度等相关指标评分较低, P<0.05。见表2。

3 讨论

ICU科室作为医院特殊科室之一, 其收治对象大多病情较重, 需要接受全天候临床护理服务, 且患者病情变化较大, 因治疗需要会留置相应导管, 而置管过程及置管后护理工作十分必要, 一旦出现疏漏, 即可能导致患者出现导管感染情况[6,7]。感染会影响患者预后效果, 影响其治疗进展, 因此在ICU实施前馈控制护理措施效果较好, 科室内加强对感染控制措施的实施, 着重进行预防干预, 及时分析高危他因素并采取积极手段, 可有效降低感染发生率[8,9]。

有报道显示[10], 在ICU内进行前馈控制管理手段, 科室出现导管感染情况有所减少, 且患者对于护理服务感到满意, 该文得出传统组出现导管感染情况发生率高于后组, P<0.05。前馈组护理质量评分高于传统组, P<0.05。结论相符。

综上所述, 在ICU科室中实施前馈控制管理方法, 对科室现存可能导致出现导管感染情况进行危险因素分析, 并制定相关管理措施, 对患者入科时及时评估, 做好置管适应症观察, 置管时严格遵循无菌操作及导管护理措施, 可有效减少科室出现导管感染情况, 大部分患者对于护理服务感到满意。

参考文献

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[7]杨青兰, 曾登芬.国外导管相关性尿路感染防控现状及对我国的启示[J].护理管理杂志, 2015, 15 (2) :101-103.

[8]纪玉桂, 杨春娜, 刘雁, 等.神经外科中心静脉导管相关性血流感染危险因素分析[J].护理管理杂志, 2015, 15 (12) :884-886.

[9]周杰, 邵君, 隋鑫, 等.ICU患者导管相关性血流感染相关因素研究[J].中国消毒学杂志, 2014, 31 (4) :402-403.

光伏并网逆变前馈补偿控制技术研究篇7

随着全球石油、煤等不可再生资源的短缺,世界各国都在积极寻找高效环保的可再生能源。众所周知,太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源,光伏发电因为其绝对干净、不产生公害的优势越来越受到人们的认可和关注。为此,本文对光伏发电并网系统进行了研究,以三相光伏并网系统的主电路为研究平台,研究了前馈补偿、电路参数设计、最大功率跟踪等问题,有效改善了系统的并网电流波形,获得了较理想的单位功率因数。

1 系统结构及原理分析

三相光伏发电并网系统的主电路如图1所示。图1中C1,C2为直流侧支撑电容,其作用是稳定光伏电池输出的直流电压;在电容侧各自并联一个电阻可以达到均压的目的;L为交流输出电感,主要作用是滤除高频SPWM的高次谐波;电路中的三相变压器一方面可以提高逆变电压,另一方面可以起到与电网隔离的作用,增加了系统的可靠性。

太阳能电池阵列将接收到的太阳能量直接转换为直流电压源,经并联电容,通过三相桥式逆变器输出高频SPWM波,经过电感滤波后便得到与电网同频率的正弦波,最后经过变压器升压并入电网。对6个开关管进行适当的PWM控制,就可以将输出电流调制为正弦波,并且与电网电压保持同相位,达到输出功率因数为1的目的。由于光伏阵列V-I和P-V特性的非线性,以及受太阳辐照度和环境温度的变化,要使光伏阵列输出最大功率,则必须对光伏电池进行最大功率跟踪,找出其最大功率点的工作电压。

2 并网控制方法研究

由于电网呈现出电压源的特性,因此馈入电网的能量应以电流源的形式出现。通过交流侧电感的滤波作用,将逆变桥的输出转换为适合于馈入电网的正弦波电流。桥路功率开关器件的通断由SPWM波控制[1]。

对于逆变器输出端电路,取A相电网电流为状态变量,有:

$L \frac{d Ι_{n e t}}{d t} = U_{a} - U_{n e t} - Ι_{n e t} R_{L} (1)$

式中:Ua为A相未经滤波的逆变桥输出电压;Unet,Inet为并网电压和电流;RL为滤波电感、变压器和线路的等效电阻。

写成复数域形式为

$Ι_{n e t} (s) = \frac{1}{L_{s} + R_{L}} [U_{a} (s) - U_{n e t} (s)] (2)$

忽略功率开关及死区时间的非线性影响,SPWM控制方式下的桥式逆变环节可视为一个等效的线性比例环节,该环节的传递函数为

G2(s)=KPWM (3)

因为并网逆变器为有源逆变,其负载为电网,在公共节点处,电网电压值可能会因为回路上其他交流负载的变化而发生突变,此时,并网电流波形就可能会畸变。为了抑制电网的瞬时扰动对并网电流的影响,可以采取电网电动势前馈补偿控制[2]。图2为带电网电动势前馈补偿的控制框图,对控制系统而言,Unet为电网电压的扰动输入。

不加前馈补偿时,当电网电压突变(由Unet变为Unet+ΔUnet)时,相应的系统输出并网电流Inet变化量为

$Δ Ι_{n e t} = - \frac{G_{3} (s)}{1 + α G_{1} (s) G_{2} (s) G_{3} (s)} Δ U_{n e t} (4)$

当电网电压突变时,并网电流出现了稳态误差ΔInet。

加入前馈补偿后,电网电压突变时系统输出并网电流变化量为

$Δ Ι_{n e t} = \frac{G_{3} (s) [G_{2} (s) G_{n} (s) - 1]}{1 + α G_{1} (s) G_{2} (s) G_{3} (s)} Δ U_{n e t} (5)$

因此,要完全消除电网电动势的扰动影响,电网电压前馈补偿环节的传递函数Gn(s)应为

$G_{n} (s) = \frac{1}{G_{2} (s)} = \frac{1}{Κ_{Ρ W Μ}} (6)$

3 系统参数设计

3.1 控制系统中PI参数设计

采用西门子最佳整定法[3]对内环PI调节器参数进行设定,将内环系统设计成一个典型Ⅰ型系统。典型Ⅰ型系统开环传递函数为

$W (s) = \frac{Κ}{s (τ s + 1)} (7)$

加入调节器后,系统的开环传递函数W(s)可以用下式表示:

$\begin{array}{l} W (s) = G_{1} (s) G (s) = \frac{Κ_{Ρ} s + Κ_{Ι}}{s} \cdot \frac{Κ_{Ρ W Μ} \frac{1}{R_{L}}}{\frac{L}{R_{L}} s + 1} \\ = \frac{Κ_{Ρ W Μ} (Κ_{Ρ} s + Κ_{Ι})}{s (L s + R_{L})} (8) \end{array}$

比较以上两式,利用PI调节器将系统校正为典型I型系统,PI调节器传递函数应为

G1(s)=KI/s (9)

此时加入PI调节器系统开环传递函数为

$W (s) = \frac{Κ_{Ι} Κ_{Ρ W Μ}}{(s L + R_{L})} = \frac{\frac{Κ_{Ι} Κ_{Ρ W Μ}}{R_{L}}}{s (\frac{L}{R_{L}} s + 1)} (10)$

根据西门子最佳整定法得到的结论KT=0.5,可以得到:

$\frac{Κ_{Ι} Κ_{Ρ W Μ}}{R_{L}} \cdot \frac{L}{R_{L}} = 0.5 (11)$

由此可以算得:

KI=R2L/(2LKPWM) (12)

3.2 滤波电路中电感L的设计

并网系统中的电感是连接光伏发电系统和电力系统的重要部分,电感量的大小影响电流的变化速度。要使光伏发电系统流入电网的电流Inet能够迅速地跟踪给定电流信号I*net=Imsin(ωt),则其变化率dInet/dt必须大于给定信号的变化dI*net/dt[4]。

根据冲量定理,在单个载波周期的窄脉冲时间内,Udc在时间Δt内与电网电压Unet在T内的冲量相等。由此可以得到:

UdcΔt=Umsin(ωt)T (13)

推得:

$Δ t = \frac{U_{m} \sin (ω t)}{U_{d c} f_{k}} (14)$

又因为

$\begin{array}{l} U_{L} = L \frac{Δ i_{L}}{Δ t} = U_{d c} - U_{n e t} \\ = U_{d c} - U_{m} \sin (ω t) (15) \end{array}$

式中:Udc为直流母线电压;Unet为电网电压瞬态量;Δt为PWM脉宽瞬时值,是按正弦规律变化的非线性量。

将式(14)代入式(15),可以得到:

$Δ i_{L} = \frac{U_{m} \sin (ω t) - \frac{U_{m}^{2} \sin^{2} (ω t)}{U_{d c}}}{L f_{k}} (16)$

根据并网输出的等效电路和逆变的条件有:

$\begin{array}{l} U_{d c} \geq \sqrt{2} \sqrt{U_{L}^{2} + 220^{2}} \\ = \sqrt{2} \sqrt{(Ι_{n e t} \cdot ω L)^{2} + 220^{2}} (17) \end{array}$

假设允许的最大纹波电流为并网电流有效值的10%,由式(16)和式(17)可以推导出:

$\frac{U_{m} \sin (ω t) - \frac{U_{m}^{2} \sin^{2} (ω t)}{U_{d c}}}{10 % Ι_{n e t} f_{k}} \leq L \leq \frac{\sqrt{\frac{U_{d c}^{2}}{2} - 220^{2}}}{Ι_{n e t} ω} (18)$

式(18)规定了电感L的范围,在开关频率fk确定之后,电感L的取值范围与Udc之间存在相互制约关系,Udc越高要求的电感L的值越大,但系统的响应速度越慢,在实际应用中需要进行综合考虑。

4 最大功率点跟踪设计

最大功率跟踪的方法有很多种,电导增量法就是其中一种。由于传统的电导增量法步长固定,步长过小会使阵列较长时间滞留在低功率输出区,造成一定的功率损失,步长过大又会使阵列在最大功率点处的震荡加剧。本文采用自适应变步长电导增量法[5],解决了跟踪速度和跟踪精度之间的矛盾。

由光伏阵列的P-U曲线可知,在最大功率点处有dP/dU=0,所以有

dI/dU=-I/U (19)

在最大功率PM点处有dP/dU=0,而在PM两端dP/dU均不为0,因此我们可以令Step=N×|dP/dU|作为算法中每步步长数据,实现变步长跟踪,并通过设置适合的N,提高系统的控制精度。

图3所示为自适应变步长电导增量法控制流程。

5 仿真结果分析

为了验证以上控制策略,进行了光伏并网发电系统的实验研究,采用如图1所示的电路拓扑结构,应用Matlab建立并网逆变仿真模型。得到的A相电压和电流的仿真波形如图4所示。

由图4波形可以看出,由于PI调节器的调整和前馈补偿控制,调整并网电流的频率和相位,使其与电网电压同频同相,功率因数为1,输出比较平滑的正弦波,符合并网要求。对光伏MPPT系统进行仿真,实验温度从25°突变到15°,光强从1 000突变到800的情况下,光伏电池的输出电压、电流及功率波形见图5。

由图5可以看出,系统能在一定的时间内跟踪到“最大”功率点,并且能稳定工作在“最大”功率点。功率跟踪的时间约为30 ms,电压电流跟踪到稳定的时间约为60 ms。闭环系统能跟踪到并且能稳定地工作在光伏电池的最大功率点,证明此方法能在环境突变的情况下快速地跟踪到相应的最大功率点。从而实现了随动系统的稳、准、快的性能要求。

6 结论

1)对光伏并网逆变系统进行了系统研究,介绍了电路结构和工作原理,提出了前馈补偿控制方法,介绍了PI调节器和滤波电感的参数设计方法,提出了MPPT的自适应变步长电导增量法。

2)进行了相应系统的实验仿真,得到了平滑的正弦并网电流波形,实现了单位功率因数,证明了控制策略的有效性,对MPPT的自适应变步长电导增量法进行了验证,论证了光伏最大功率跟踪系统的正确性、可行性。

参考文献

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锅炉燃烧系统前馈解耦控制实验仿真篇8

锅炉是火电厂的重要核心设备, 它通过煤、石油、天然气等物料燃烧释放热能并传递给水, 使之变为蒸汽, 从而带动汽轮机最终转化为电能。但由于锅炉燃烧系统是一个多输入、多输出、强非线性和强耦合的动态对象, 常规 PID 控制器难以取得理想的控制效果[1], 因此不少学者研究把模糊控制、解耦控制、自适应控制、广义预测控制等先进过程控制 (Advanced Process Control, APC) 策略应用到其系统控制方案设计中[2]。然而由于APC控制策略的复杂性, 其控制算法必须经过实验研究之后才能投入实际应用, 因而有必要设计和开发相应的验证平台进行控制验证。

以下基于OPC通信技术, 设计了一套Matlab仿真平台与PLC控制器相结合的, 半实物的锅炉燃烧系统前馈解耦控制实验仿真平台, 可用于验证解耦控制算法的在工程应用中的有效性。

2 前馈解耦控制策略设计

根据工艺要求, 电厂锅炉燃烧过程的控制任务主要如下[1]:

1) 维持气压恒定:锅炉出口蒸汽压力保持稳定, 不因用汽负荷的波动而显著变化。

2) 燃烧过程的充分性和经济性:既要防止空气不足而燃烧不充分, 也不能因空气过量而增加热量散失。

3) 维持炉膛压力为一稳定的负压:既要防止负压过小使得火焰或烟气外喷影响设备和人员安全, 又要防止负压过大使大量冷空气进入炉内降低燃烧效率。

对于一台锅炉, 以上三项控制任务是不可缺失且相互影响, 然而, 由于锅炉的传热过程有较大的时滞性, 汽液两相的变化过程及锅炉的热传导效率具有很大的不确定性, 易受到外界环境的干扰。再加上燃料流量、空气流量、烟气流量三个操纵变量与蒸汽压力、含氧量、炉膛负压三个被控变量之间的耦合性, 使得常规的基于PID控制算法的控制策略效果不佳。

为了验证文中提出的实验仿真平台的有效性, 现以蒸汽压力与蒸汽温度作为控制对象, 建立如式 (1) 所示的锅炉燃烧系统数学模型[3][4]:

其中, Y1为蒸汽压力, Y2为蒸汽温度, R1为燃料流量, R2为空气流量。

由上式可看出, 蒸汽压力除了与燃料流量有关还与空气流量相关;同样的, 蒸汽温度除了与燃料流量相关还与空气流量相关。两个被控变量之间存在着耦合关系, 因此本文采用前馈解耦的策略实现如图1所示的解耦控制。

3 实验仿真平台设计

通常的建模及仿真实验平台主要是基于MATLAB 等实验工具进行的, 因为没有与传感器、控制器等实际控制装置进行信号交换, APC算法模型及PLC顺序逻辑控制亦未基于实际的工程环境进行验证, 因此其效用和可移植性都存在问题, 无形中增加了工程开发的难度[4]。本文设计了如图3所示的半实物的实验仿真平台, 该平台主要由算法模型层、上位监控层以及过程控制层组成。

1) 算法模型层:

即为前馈解耦控制策略的实施层。该层通过Matlab7.0以上版本集成的OPC工具箱, 建立OPC客户端接口, 从而实现与上位监控层的数据交换。由于Matlab具有强大的矩阵计算功能和丰富的APC控制策略算法库, 因此可以较为方便的实现APC控制策略的建模与编程。

2) 上位监控层:

即为锅炉燃烧系统前馈解耦控制策略和PLC顺序逻辑控制的动态监视层。上位监控系统基于Kingview组态软件进行搭建, 该软件具有较好的图形动画设计功能, 且6.5以上版本提供大量现场设备 (PLC) 的接口驱动程序, 并支持OPC通信。

3) 过程控制层:

该层基于S7-300 PLC控制系统, 锅炉燃烧系统的PID控制回路以及顺序逻辑控制功能主要在过程控制层实现。本文中, 可利用西门子的S7-300系列自带PPI实现PLC与仿真计算机之间的通讯。

4 仿真结果

4.1 顺序逻辑控制仿真结果

如图3所示, 从基于组态王的上位监控层中可以清楚的看到顺序逻辑控制过程中的各个细节, 包括阀门开关、风机的启停、物料的流向等状态, 从而能够直观的检查出PLC逻辑控制顺序是否正确, 便于PLC现场调试。

4.2 控制策略仿真结果

如图4所示, 前馈解耦控制的结果通过Kingview的动态实时曲线直观的反映出来, 从而方便工程设计人员在现场调试之前对控制参数进行整定。

5 结束语

以上设计了一套半实物的锅炉燃烧系统前馈解耦控制实验仿真平台, 该平台借助OPC通信技术, 实现了算法模型层、上位监控层以及过程控制层之间的数据交互, 从而可用于验证解耦控制算法的在工程应用中的有效性。实验结果表明, 该系统简单、直观、实用, 有助于工程设计人员在实验室对PLC的顺序逻辑控制及回路控制策略进行验证, 从而缩短现场调试时间。

摘要：介绍半实物的锅炉燃烧系统前馈解耦控制实验仿真平台, 该平台借助OPC通信技术, 实现了算法模型层、上位监控层以及过程控制层之间的数据交互, 从而可用于验证解耦控制算法及顺序逻辑控制的在工程应用中的有效性。实验结果表明, 该系统简单、直观、实用, 有助于工程设计人员在实验室对PLC的顺序逻辑控制及回路控制策略进行验证, 从而缩短现场调试时间。

关键词：锅炉,燃烧系统,解耦控制,仿真平台

参考文献

[1]孙优贤, 邵惠鹤.工业过程控制技术[M].化学工业出版社:北京.2006

[2]俞金寿.工业过程先进控制[M].中国石化出版社:北京.2002

[3]郭阳宽, 王正林.过程控制工程及仿真[M].电子工业出版社:北京.2009

压电陶瓷迟滞特性前馈控制算法分析篇9

在亚微米超精密定位技术中,压电陶瓷驱动器由于具有高分辨率、高频响、不发热等优点,得到了广泛的应用[1]。然而,压电陶瓷自身迟滞特性造成的非线性,会显著影响位移工作台的定位精度[2,3,4]。目前,减小压电陶瓷迟滞的方法主要有:电荷控制法、Preisach数学模型法、压电陶瓷元件位移闭环法。在这些方法中,闭环补偿法使用得较多,但是其控制变量较多且对驱动源、检测装置等硬件要求较高[5]。针对压电陶瓷迟滞现象,本文提出了一种简单的建模方法和控制算法,在采样数据的基础上进行拟合,简单精确地建立了压电陶瓷的迟滞模型,并结合逆控制的思想,提出了一种消除非线性的前馈控制算法。

1迟滞模型的建立

压电陶瓷在使用过程中,较多学者先要对其进行标定,然后建立输入电压和输出位移的线性关系,再将其作为线性元件使用。随着定位精度要求的不断提高,压电陶瓷自身迟滞特性所带来的非线性成为了制约其广泛应用的主要因素之一。如何通过建立适当的控制算法来消除迟滞误差,提高压电陶瓷电压—位移的线性程度,成为精密定位平台亟待解决的问题。

压电陶瓷的迟滞特性是指输入电压和输出位移之间的一种非线性对应关系,其特性曲线如图1所示。迟滞效应的大小和迟滞特性曲线的形状主要与驱动电压的驱动过程、大小和频率有关。另外,由于材料和制造过程的差异,不同压电陶瓷驱动器所表现出的迟滞效应大小也不同,有的位移误差甚至高达25%以上[6]。

如图1所示,在所有迟滞环中,外圈主迟滞环对输出位移影响最大,因此本文着重对驱动电压在最大值和最小值间的主迟滞环进行分析,其余次迟滞环可根据本文方法逐个分析。由于迟滞曲线的上升沿和下降沿不对称,本文分别对其进行了数据采样。数据采样实验系统如图2所示,采用HPV压电陶瓷驱动电源放大器给压电陶瓷供电,采用LVDT测微仪进行测量,并利用NI数据采集卡采集输出位移。

实验选用PZ公司的PSt 150/3.5×3.5/7压电陶瓷,其工作电压为0～150 V。在给陶瓷施加驱动电压时,先从0V逐步升到150V(每次增加10 V);再从150V逐步降到0V(每次减小10V),同时测量每个电压点对应陶瓷输出位移,所获电压—位移数据如表1所示。

借助Matlab软件,对陶瓷的升/降压—位移数据进行拟合,绘制曲线图,如图3所示。当驱动电压在80～150 V区间时,迟滞较小;当驱动电压在20～80 V区间时,迟滞较大,且当电压为50 V时,迟滞达到最大,为21.77%。

利用Matlab软件对采样数据进行拟合对比,综合考虑拟合精度和后期硬件电路对电压函数影响的计算量,选用二次多项式拟合,获得上升沿曲线方程:

该式的拟合残差平方误差(SSE)为:0.111 1;决定系数(R2)为0.999 2,拟合的函数式可以较准确地描述采样数据特征,反映压电陶瓷的升/降压与位移关系。

同理可得下降沿曲线方程:

2控制算法设计

现以上升沿为例,进行电压—位移分析,下降沿的分析方法类似。根据拟合函数关系式,结合线性系统的基本思想,通过求逆函数的方法[7],得到对应电压的转换关系,从而使得电压输入值与位移输出值近似满足线性关系。控制算法原理如图4所示。

线性输出关系是对压电陶瓷特性的描述,本文首先对压电陶瓷的线性度进行分析。根据上升沿和下降沿的拟合结果,可初步得出陶瓷的线性相关程度,经过多次测量,得到:

式中,k1、k2分别为陶瓷上升沿和下降沿的线性度。

最终根据控制关系y=f[g(x)]=kx,通过反函数变换得到相应的控制方程。

上升曲线控制方程为:

同理,可得下降曲线控制方程为:

根据上述关系,可以得到系统控制的传递函数。该过程运算简单,且只有一个控制变量,不受其他因素影响,易于实现。

3实验分析

为了验证上述控制算法的可行性和精度,将该算法集成到电压输入程序中进行实验,实验原理如图5所示。通过传递函数对输入电压进行转换,得到对应修正电压,再经过D/A转换,并通过驱动电源将电压放大后施加到压电陶瓷,采用测微仪测量其位移数据。实验仍按照逐点等值改变电压的方法测量,通过计算机采集并记录每个电压点对应的压电陶瓷输出位移,实验数据如表2所示。

采用Matlab软件对升/降压—位移数据进行曲线拟合,如图6所示,压电陶瓷的升压位移曲线和降压位移曲线基本重合。由实验数据可知,当驱动电压为30 V时,迟滞最大,此时位移差为0.097μm,最大位移为1.619μm,则压电陶瓷的最大迟滞为100%=5.99%。当输入电压在60～150V时,压电陶瓷的位移相对误差平均控制在5%以内,且输出位移与输入电压基本满足线性关系。

以上实验分析证明,采用本文提出的控制算法处理后,压电陶瓷的迟滞现象得到了很好的消除,并且可以控制在精密定位平台允许的误差范围。

根据实验数据,本系统的误差来源主要有:(1)传递函数的运算精度。本文拟合函数的精度对于传递函数有着较大的影响,因而数据的测量误差以及函数的拟合误差是导致系统误差的重要因素。(2)系统硬件受环境以及系统整体不稳定等因素影响。在精密定位技术中,微小位移的测量受环境振动以及温度影响较大。(3)由于压电陶瓷自身还存在蠕变的特性,也会导致产生实验误差。

4结语

本文针对压电陶瓷自身迟滞非线性问题,搭建了压电陶瓷测试平台,借助于数据分析软件,结合逆控制思想,提出了一种前馈控制算法,可以保证压电陶瓷输入电压量与位移输出的近似线性关系。实验数据证明,采用该控制算法修正后,输入电压与输出位移的迟滞在5%以内,可以满足精密定位误差允许范围,对精密定位平台的驱动源控制有积极的理论和实践意义。

参考文献

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