1、前言
静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator, STATCOM)，是目前最先进的无功补偿技术，近年来随着电力电子开关技术的进步而逐渐兴起。STATCOM 的原理是利用全控型大功率电力电子器件构成可控的电压源或电流源，使其输出电流超前或滞后系统电压90 ，从而对系统所需的无功进行动态补偿。早期有文献称之为静止无功发生器(Static Var Generator, SVG) 。利用电力电子变流器进行无功补偿的可能性虽然早在20 年前就已经为人们所认识，但限于当时电力电子器件的耐压和功率水平，无法制造出输电系统中具有实用价值的装置。直到近年来，尤其是高压大功率的门极可关断晶闸管GTO 的出现，才极大的推动了STATCOM 的开发和应用。STATCOM 是并联型FACTS 设备，它同基于可控电抗器和投切电容器的传统静止无功补偿器SVC 相比，性能上具有极大的优越性，越来越得到广泛的重视，必将取代SVC 成为新一代的无功电压控制设备。目前，世界上已有多台投入运行的大容量STATCOM 装置，如表1-1 所示。由此可见，目前为止国际上只有美、日、德、中、英等少数几个国家掌握了STATCOM 的应用开发技术。2006 年 2 月28 日，由上海电力公司、清华大学、许继集团公司等单位共同研制的±50Mvar STATCOM 在上海黄渡分区西郊变电站并网试运行。
表1-1 国内外已在输电系统投运的STATCOM 装置（UPFC 并联部分为STA TCOM）
表1-1 中除最后一项外，全部采用了变压器多重化的主电路方案，主电路拓扑为图1-1。变压器多重化方式可成倍增加装置容量并降低输出谐波。然而，多重化变压器的引入带来了很多问题：首先，它的价格非常昂贵，约为成本的1/3～1/4；其次，它使装置增加了50％左右的损耗和40％左右的占地面积；第三，变压器的铁磁非线性特性给控制器设计带来了很大的困难，同时也是引发装置故障的重要原因。如果能研究一种新的电路拓扑克服由多重化变压器带来的诸多不便，那么将引起大容量STATCOM 技术的一次大的飞跃。多电平变换器技术的引入正是这个关键技术的不二选择
图1-1. 带多重化变压器的STA TCOM 拓扑
STATCOM 是第二代FACTS 技术的代表，它的出现是电力系统无功补偿技术的又一次革命。其具备了在容性和感性范围内双向连续调节补偿电流的能力，适应了电力系统对各种运行工况的需求，同时还具有动态响应速度快、补偿电流谐波含量小(相比SVC)的特点，彻底解决了以往的无功补偿设备所存在的缺陷。与采用第一代FACTS 技术的SVC 相比，STATCOM 具有以下优势：
1、STATCOM 的动态响应过程更快，在目前的工程应用中，STATCOM 的响应时间可以做到20ms 以下，而SVC 则通常需要40ms 以上。
2、STATCOM 的输出特性不受系统电压影响，当电压下降时装置输出的无功保持不变；而SVC 装置补偿的无功与电压的平方成正比，当无功不足导致系统电压下降时，其所能提供的最大补偿容量也随之下降。
3、STATCOM 的直流侧储能元件只对电压或电流起到支撑作用，因此所需要的电容或电抗值远小于补偿容量，大大减小了装置体积；而SVC 的最大补偿容量受到器件阻抗特性的限制，因此需要配备较大的电容和电抗器，导致装置的体积与占地面积较大。
4、STATCOM 输出的电压或电流几乎为正弦波形，因此产生的谐波污染较小；SVC 通过控制电抗导通角的方式进行调节，流过电抗器的电流为非正弦，将产生大量的谐波注入电网，造成严重的谐波污染，在某些情况下需要与无源或有源的滤波装置配合使用。
5、STATCOM 相当于一个可控电源，因此不改变系统阻抗，不会与系统发
生谐振；SVC 装置是电抗或电容型的，接入电力系统容易与系统阻抗产生谐振。虽然目前电力系统中应用最为广泛的无功补偿设备还是SVC，但是电力电子技术以及电力系统研究专家普遍认为，STATCOM 所具有的以上优势使其成为传统无功补偿设备的理想替代者，全面满足了电力系统对无功补偿的各项要求，使21 世纪的电力系统运行品质更为卓越。
2、STATCOM 的工作原理
从理论上分析，STATCOM 的直流侧可以采用电容或者电感两种形式。因此，其基本拓扑结构分为电压源型和电流源型，分别如图2-1、2-2 所示：
图2-1 电压源型STATCOM
图2-2 电流源型STATCOM
实际上，目前STATCOM 装置中研究最深入、应用最广泛是电压源型逆变器结构，原因如下：
1、电流源型逆变器的工作原理，需要采用具有对称特性的大功率开关器件，
即双向电压阻断能力。而目前常用的可关断器件存在反向阻断能力差、导通损耗过大的问题；相比之下，电压源型逆变器则不会受到该限制。
2、电流源型逆变器直流侧储能电感不具备防止器件过电压的能力，因此需要安装额外的保护电路或者增大取值裕量；相比之下，电压源型逆变器的直流电容本身具备防止功率器件过电压的能力。
3、电流源型逆变器的直流侧储能电抗在工作中会产生比较大的损耗，给装置设计带来困难；而电压源型逆变器的储能电容损耗要小的多。电压源型逆变器具有的以上优势使其成为目前条件下更合理的选择，因此本文主要研究基于电压源型逆变电路的STATCOM。电压源型STATCOM 的工作原理，是通过可控的大功率电力电子开关器件将直流侧电压进行逆变，从而在逆变器交流侧输出一个与电网同频的正弦电压。此时STATCOM 可以视为一个与电网同步的并且灵活控制的交流电压源，其接入系统时的等效电路如图2-3：
图2-3 电压源型STATCOM 接入系统的等效图
图中U S?为STATCOM 公共接入点(Point of Common Coupling, PCC)处系统电压，U I?为STATCOM 交流侧逆变输出电压，L 为连接电抗器，于是STATCOM装置输出的电流为：
进而得到STATCOM 输出的单相视在功率为：
在理论上，STATCOM 只对无功进行补偿，因此与电网之间不存在有功的往返。然而实际上由于开关损耗以及电容和电抗上等效电阻的存在，STATCOM 装置还是需要从电网吸收很小的有功电流以维持直流侧电压平衡。由于这部分有功相比无功非常微小，因此在进行理论分析的时候一般忽略不计。最后近似认为
STATCOM 输出的电压U I
?与电网电压U S ?
相位相同，从而得到装置输出的单相无功功率为：
由以上分析可得，在正常工作时 STATCOM 具有无功双向调节能力：即容性工况和感性工况，分别如下图所示：
图 2-4 容性工况
图 2-5 感性工况
(1) 当U I ?＞U S ?
，即 STATCOM 装置交流侧逆变电压幅值大于系统电压幅值，此时流过电抗器的补偿电流超前系统电压90°，STATCOM 装置向系统输出
正的无功功率(Q ＞0)，处于容性工况。
(2) 当U I ?＜U S ?
，即 STATCOM 装置交流侧逆变电压幅值小于系统电压幅值，此时电抗器上的补偿电流滞后系统电压90°，STATCOM 装置向系统输出负的无功功率(Q ＜0)，处于感性工况。 综上所述，STATCOM 的工作原理与以往的无功补偿技术存在本质区别。通过对逆变器交流侧电压的幅值和相位进行调控，或者直接对其补偿电流进行跟踪控制，就能够在容性到感性范围内连续调节无功补偿电流，并且做到精确的稳态跟踪准以及快速的动态响应。
3、STATCOM 注入电流的运行范围
如图 3.1 所示，系统发送端电压为U S ?，系统接收端电压为U R
?
，STATCOM
输入端电网电压为U 1?，STATCOM 的并联变换器交流侧输出电压为U sh
?
，电网注入到STATCOM 中的电流为i sh ?
，Z S 为系统发送端到 STATCOM 输入端的
线路阻抗，Z R 为STATCOM 输入端到系统接收端的线路阻抗。
图 3.1 STATCOM 系统基本结构图
为了便于分析，假定系统参数如下：
(3-1)
(3-2)
(3-3)
(3-4)
(3-5)
其中k 是阻抗系数，0 ≤ k ≤ 1；Z = R + j X L 为线路总的阻抗；
(3-6)
将电压i sh ?转化到旋转 d 、q 坐标系下，并将 d 轴定位在U 1
?方向上，则通过（3-7）所示的旋转 3/2 变换矩阵 T R S 23-可得i sh ?
在 d 、q 坐标系下表达式：
(3-7)
(3-8)
分析装有 STATCOM 的系统电压、电流平衡分析：
(3-9)
(3-10)
(3-11) 根据式（3-8）~（3-11）可知：
(3-12)
图 3.2 STATCOM 注入到电网中的电流运行范围
首先由式（3-12）得到 STATCOM 注入到电网中的电流运行范围的第一个约束条件：
(3-13)
由上式可见 STATCOM 注入到电网中的电流在 d 、q 轴电流平面上是以
为圆心，以
为
半径的圆，如图 3.2所示。 这里，变量 R 、X 、δ 、U 是给定的系统参数。变量 k
的大小取决于 STA TCOM 的安装位置, 变量U 1
是由系统需求决定的，它们的大小决定了系统所需要的 STA TCOM 注入到电网中的电流运行范围。其次考虑 STATCOM 并联变换器一侧的系统参数可以得到：
(3-14)
其中U shd 和U shq 是并联变换器交流侧输出电压U sh
在 d 、q 坐标系下的分量，X = ωL sh ，ω 代表电网角频率。由式（2-14）可以得到 STATCOM 注入到电网中的电流运行范
围的第二个约束条件：
(3-15)
最后考虑 STATCOM 补偿的最大视在功率,可以得到 STATCOM 注入
到电网中的电流运行范围的第三个约束条件： ,其中I sh max 为 STA TCOM 注入到电网中的最大允许电流。如图 2.3 所示，综合式（3-13）、（3-15）、（3-16）所确定的圆的交叉部分限制了实际的运行系统中 STATCOM 注入到电网中的电流运行范围，在设计 STATCOM 注入电网中的电流时，必须考虑这一点。 此外，实际运行过程中，运行点主要是由 STA TCOM 系统的有功需求决定的，即：。如图 2.3 所示，针对不同模式的 STA TCOM 其运行范围也有所不同，对于直流侧无外部储能装置（只有电容）的 STATCOM 而言，它只能与电网进行无功功率的交换，也就是可以说无功功率可以双向流动，但是由于其自身没有外部能量供应装置，STATCOM 工作所需要的有功功率全部来自电网，通过其自身的控制来从系统中吸收有功功率保证其正常工作，因此，有功功率是单向流动的，当 STATCOM 进行无功补偿的时候i shd 都为正值，也就是说它必须从系统
中吸收有功功率来补偿系统的损耗，维持直流母线电压恒定，保证系统正常运行。此时 STA TCOM 注入电网的电流实际运行范围在圆的交叉部分的右半平面（斜线的阴影部分）。而对于有外部储能装置的 STATCOM ，其有功功率可以双向流动，因此 STATCOM 注入电网的电流实际运行范围在圆的交叉部分的整个平面中（斜线的阴影部分和交叉线的阴影部分）。 实际情况中，STATCOM 的容量，也就是它与电网交换的有功和无功的数量，与 直流母线电容、开关器件、并联变压器的容量有关。
STA TCOM 注入功率的运行范围
由图 3.1 所示，忽略了并联变换器的等效电阻，则电网通过并联变压器T Shunt 注
入到 STATCOM 的有功和无功功率为：
(3-17)
将（3-1）、（3-2）、（3-14）代入式（3-17）可得：
(3-18)
其中θ 如图 3.1 所示，代表矢量U sh ?和矢量U 1
?之间的夹角。 由式（3-18）得到电网注入到 STATCOM 中的功率运行范围的第一个约束条件：
(3-19)
将式（3-19）所示的关系作于功率平面上可得图 2.4。 可见电网注入到
STATCOM 中的功率运行范围在功率平面上是以为圆心，以为
半径的圆，如图 3.3 所示。
图 3.3 电网注入到 STATCOM 中的功率运行范围
另外，实际运行中，STATCOM 的并联变换器输出的电流是有限制的，一般情况
下，允许其输出的最大感性无功电流和容性无功电流是相等的，根据U 1?和i sh ?
之间的关系可以得到电网注入到 STATCOM 的有功和无功功率的另一种表达方式：
(3-20)
其中? 如图 3.1 所示，代表矢量U 1?和i sh
?
之间的夹角。由式（3-20）得到电网注入到 STATCOM 中的功率运行范围的第二个约束条件：
如图 3.3 所示，综合式（3-19）和（3-21）所确定的圆的交叉部分限制了实际的运行系统中电网注入到 STATCOM 中的功率运行范围。此外，实际运行过程中，STATCOM 的运行点主要是由 STATCOM 系统的有功需求决定的。对于无外部储能装置的 STATCOM 而言，它与电网进行无功功率的交换是双向流动，但是由于其自身没有外部能量供应装置，它必须从电网中吸收有功功率来补偿 STATCOM 系统的损耗，保证 STATCOM 系统正常工作，因此，有功功率为正值是单向流动的。此时电网注入到 STATCOM 的功率实际运行范围都在圆的右半平面（斜线的阴影部分）。而对于有外部储能装置的 STATCOM ，其有功功率可以双向流动，因此电网注入到 STATCOM 的功率实际运行范围落在圆的交叉部分的整个平面中（斜线的阴影部分和交叉线的阴影部分）。
STATCOM 调节线路传输功率能力
图 3.4 STA TCOM 的无功补偿矢量图
在 STATCOM 并联变换器的直流侧没有外部储能装置的情况下，STATCOM 不能够产生有功功率，但是它可以通过调节其输入端电网电压来间接提高线路传输功率。本节将详细讨论 STATCOM 通过控制其输入端电网电压来调节线路传输
功率的能力， 在如图 3.1 所示的系统中，选择 STATCOM 输入端电网电压U 1?
作为参考向量，忽略了 STATCOM 系统的损耗和传输线路上的等效电阻 R ，则电网注入 STATCOM 到中的电流为：
，此时若，
则i sh ?滞后电压U 1?为90°，即电网向STATCOM 注入感性的无功功率，如图
3.4(a)所示；同理，若，则i sh ?超前电压U 1?
为90°，即电网向 STATCOM 注入容性的无功功率，如图 3.4(b)，可以得到系统接收端的有功功率为：
(3-21)
一般情况下我们关心的是利用 STATCOM 来提高线路传输功率，因此这里只分析电网向 STATCOM 注入容性的无功功率的情况，电网向 STATCOM 注入感性的无功功率的情况与其类似。 由式（3-9）~（3-11）可以得到：
(3-22)
为了分析方便，定义
X s = k X L ，X R = (1? k) X L （其中 k 是阻抗系数， 0 ≤ k ≤ 1），X L 为传输线路总的电抗，X s 为系统发送端到 STATCOM 输入端的线
路电抗，X R 为STATCOM 输入端到系统接收端的线路电抗，代入式（3-23）可
以得到：
(3-23)
由上式可得：
(3-24)
将式（3-24）代入（3-22）可以得到：
(3-25) 这里为无 STATCOM 时系统接收端接收的最大有功功率，而装有STATCOM 后系统接收端的有功功率变化量为
，在给定系统接收端电压幅值U ，传输线路电抗X L 、功率角δ 和 STATCOM 的最大允许输出电流幅值
△的大小只与阻抗系数k 有关，也就是与STATCOM 在传I Sh的条件下，p
p
输线路上的安装位置有关，由式（3-26）可知，为了得到有STATCOM 系统的
△对k 的导数为0，即：
最大传输功率，必须满足p
RP
(3-26)将式（3-25）代入式（3-27）可得：
(3-27)可以求得上述方程的根为：
(3-28)考虑实际情况只有k = 1/2符合要求，即当STATCOM 安装在传输线路的中间时，系统接收端的有功功率可以达到最大，式（3-24）变为：
(3-29)将上式代入式（3-26）可得系统接收端的最大有功功率为：
(3-30)即由于STATCOM 而改变的最大传输功率为：
(3-31)此时电网注入到STATCOM 中的容性无功功率为：
(3-32)由式（3-31）和（3-32）可知：
(3-33)
STATCOM 正常工作的时候，其输入端电网电压的幅值U 1必须为正，由式（2-30）
可知在电网向 STATCOM 注入容性无功功率时
，因此 δ ∈ (0, π)时，U 1一定为正；同理分析电网向 STATCOM 注入感性无功功率的情况可得，若要使U 1为正，系统必须满足以下条件：
(3-34) 由式（3-34）可知此时为了保证系统能正常工作，必须严格控制I Sh 的范围，这一点在
实际系统应用中是非常重要的。 为了更形象地说明 STATCOM 对系统的功率控制能力，特在一定的电网参数下绘制 STATCOM 的功率特性，首先假定电网参
数如下：δ=π/6,U
s ? 的幅值U S ?=1.0pu, U R ?的幅值U R ?
=1.0pu, X L
=1.0pu , i sh ?的幅值I Sh =0.5, 相位∠i sh ?=90o，当阻抗系数k 从 0 变化到 1.0 时，可以得到 STATCOM 补偿无功功率和系统接收端的有功功率变化范围，如图 3.5 所示。
图 3.5 STATCOM 的安装位置对其补偿无功功率及系统接收端有功功率的影响
可见在电网向STATCOM 注入的无功电流一定的情况下，将STATCOM 安装在线路的中间可以取得最好的补偿效果，这和上面的分析是一致的。
4、STATCOM 的控制方法
STATCOM 作为一种快速可控的动态无功补偿设备，当补偿目标以及拓扑结构明确以后，控制方法将对装置整体补偿效果产生重要的影响。因此，为了提高STATCOM 的性能，针对控制方法的研究得到了越来越多的关注。按不同的功能和要求, ST AT C O M 的控制从控制策略上讲, 有3种基本结构: 开环控制、闭环控制或者两者结合的复合控制。根据控制物理量, 由无功电流参考值调节ST AT C O M 产生所需无功电流的具体控制方法,可以分为直接电流控制和间接电流控制两大类。按照控制技术来分, 主要包括PI D 控制, PI D + PS S 控制,逆系统PI 控制,微分几何控制,非线性鲁棒控制, 模糊控制, 递归神经网络自适应控制等等。以下将介绍几种主要的控制方式。
4.1 电流间接控制：
STATCOM 的电流间接控制方法，就是通过调节逆变器输出交流电压的幅值与相位，从而实现间接控制STATCOM 的交流输出侧电流目前主要有两种实现的手段：一种方法是δ角控制，实际上是调节STATCOM 装置交流侧逆变电压与电网电压之间的相位差。这种控制方法的主要优点是角度控制实现起来比较容易，但是由于STATCOM 调节逆变器输出交流电压的同时直流电容电压也在变化，所以导致整体调节过程缓慢；另一种控制方法是同时控制δ角和θ角，不仅依靠δ角调节相位而且还增加了开关器件的导通θ角控制，因此能够同时调节STATCOM 逆变电压的幅值和相位。该控制方法相比单δ角控制的优点是直流侧电容电压更加平稳，提高了装置运行的稳定性。其缺点是δ角和θ角的联合调节要求电路参数测量准确，但是电力系统中参数在运行中又会发生变化，因此导致角度之间的配合关系也需要相应地变化。
(a) δ角控制
(b) δ角和θ角配合控制
以上提到的电流间接控制方法都具有开关频率低、控制方法简单的优点，一般应用在电力系统输配电等大容量场合。主要原因是目前应用于大容量型STATCOM 的功率开关器件工作频率依然受限，尚无法采用高频的电流跟踪控制技术。如日本东京电力250MVar、美国田纳西电力100MVar、清华大学50MVar 的STATCOM 都采用了间接控制方式。除此之外，由于大容量STATCOM 的开关频率低，一般为工频的两倍，为了减少谐波只能采用多重化的方法。因此间接控制方法常常需要与多电平、多重化技术相结合以抑制并网电流谐波。对以上内容进行总结，可以得到电流间接控制方法的主要缺点：
由于间接控制方法是通过控制相位角或者导通角来调节逆变器的输出电压，因此无法直接对补偿电流进行跟踪控制。而且在调节过程中还涉及到电容电压充放电的暂态过程，不可避免地会带来电流控制精度较低并且装置动态响应速度较慢的缺点；当电网电压或补偿电流中存在负序不对称分量时，这些负序不对称分量又会引起STATCOM 直流侧电压的两倍频波动，进而导致整个控制系统不稳定；间接控制方法对主电路参数的依赖大，然而这些参数测量困难并且电力系统参数又存在着不确定性，最终导致控制器实现困难，目前世界上只有少数国家掌握此技术。
4.2 电流直接控制：
STATCOM 的电流直接控制方法，首先根据适当的参考电流检测方法计算出补偿电流指令，然后采用高频PWM 跟踪技术对补偿电流的瞬时值直接进行反馈控制。目前在工程上一般采用比例积分(Proportion Integration, PI)控制器对电流做瞬时跟踪控制，并采用正弦脉宽调制(Sinusoial Pulse Width Modulation, SPWM)、空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation, SPWM)等算法生成驱动脉冲。采用电流直接控制方法以后，STATCOM 具备了对更复杂的指令电流跟踪控制的能力，可以有效地滤除电网中的基波正序无功以及其他的包括负序、零序、谐波在内的全部有害电流，实现动态补偿无功、消除三相不平衡、治理谐波的电能质量综合补偿目标。最终补偿的效果主要取决于装置电流检测方法的精度以及瞬时电流跟踪环节的误差大小。
图 4.1 abc坐标下的电流直接控制
图 4.2 d-q 坐标下的电流直接控制
电流直接控制的STATCOM 可以有两种控制结构。第一种控制结构如图4.1所示采用了abc 静止坐标系下的瞬时电流跟踪方法。控制系统完成两个功能：
其中电压外环经过PI 控制器生成有功电流指令I dref，控制流入STATCOM 的有功电流以维持直流侧电压稳定；同时指令电流检测方法计算得到无功电流指令I qref，对系统的无功进行动态补偿。有功和无功指令电流经过反变换得到三相瞬时电流指令i aref、i bref、i cref，然后PI 控制器对三相瞬时指令信号进行电流跟
踪，跟踪以后得到调制信号再经过PWM 比较环节生成驱动逆变器的开关信号。第二种控制结构如图4.2所示，采用了d—q同步坐标系下的瞬时电流跟踪方法。该方法将STATCOM 输出的三相电流经同步旋转坐标变换后解耦为电流有功分
量i d以及电流无功分量i q。然后同样由电压外环得到有功电流指令I dref，同时指令电流检测方法计算得到无功电流指令I qref。接着在d—q旋转坐标系下直接
用PI 控制器对给定的有功和无功指令电流进行跟踪，再使用dq0—abc反变换得到调制波，最后经过PWM 环节比较得到逆变器的开关信号。以上两种控制系统所实现的功能是相同的，但是具体的差异体现在电流跟踪调节指令参考信号的形式以及PI 控制器的位置和数量：第一种控制系统电流内环有三个PI 控制器，被跟踪的对象为正弦交流信号；第二种控制系统只有两个PI 调节器，被跟踪的对象为直流信号。相比之下，由于交流信号的变化率较大，而PI 控制器只能对直流信号进行稳态无静差的跟踪，因此第一种控制系统进行PI 调节时会有静态误差存在，而减小跟踪误差的有效手段，就是进一步提高PWM的开关频率。电流直接控制方法能够显著提高STATCOM 的稳态控制精度以及动态响应速度，此时STATCOM 所体现出的外部特性更接近于被控电流源。由于采用了高频的PWM 技术，因此要求主电路电力半导体器件具有较高的开关频率，导致装置的开关损耗较大。受到目前电力电子技术水平的限制，只能适用于中小容量的STATCOM，起到改善配电网的电能质量的作用。今后随着电力电子器件的耐压等级、额定电流、开关频率等各项性能的继续提高，PWM 控制技术的日趋成熟，无功与谐波电流检测方法的不断完善，微机控制技术与数字信号处理技术的不断进步，采用电流直接控制的STATCOM 将逐渐成为研究的热点以及发展趋势。
4.3线性PID 控制：
自20 世纪80 年代初第一台实验性STATCOM 投入电网运行以来，所有已公开的实用装置的控制器设计都是采用经典控制理论PID 或者引入线路功率的PSS 辅助方式来完成，或者进行局部改进的PI 控制。同时有关理论也指出，这种控制方法在一定范围之内通过向系统提供有效的电压支撑，可以维持接入点的电压基本不变。但是，这些基于线性化的控制手段限制了该装置的应用范围，在大的干扰下，这种控制方式难以满足提高系统电压稳定的要求。
4.4线性最优控制：
线性最优控制早在20 世纪70 年代初便被引入到电力系统控制中，是目前现代控制理论中应用最广泛的一项控制技术。有关论文印证了通过研究STATCOM 与励磁控制器相配合可以设计出STATCOM 控制器，它能增加系统的同步阻尼系数，有利于电压的稳定，但是由于这种控制器是针对局部线性化模型来设计的，在强非线性的电力系统中的控制效果并不理想。
4.5自适应控制：
电力系统的自适应控制应用研究起始于20 世纪80 年代中期，由于自适应控制的控制效果优于固定参数的控制器，能够在一定程度上弥补经典PID控制过分依靠被控对象的数学模型的缺陷，因此很自然的就被引用到STATCOM 的控制上，仿真表明，由它所控制的补偿器在较大的干扰下仍能保持良好的阻尼特性，鲁棒性较强。但是同时也应该看到，这种控制算法的参数在线辨识复杂程度较高，在实际应用中必须考虑计算速度的影响，同时滞后的控制响应也影响控制精度。
4.6微分几何控制：
微分几何控制克服了传统的局部线性化方法固有的局限性，控制器几乎对所有的运行点都起作用，正是认识到这一点，因此很早就被应用到STATCOM 的控制之中。但是在进行微分几何控制器的设计的时候应该认识到：由于微分几何控制要求系统参数必须确切可知的，而电力系统是一个强耦合的非线性系统，其各种负载时时刻刻都在发生变化，因此在实际中这一点是很难做到的；其次，微分几何控制对接入点的电压控制是不做考虑的，在理论上也就无法保证接入点的电压具有良好的动态响应。
4.7智能控制：
近几十年来兴起的以模糊逻辑控制、人工神经网络控制和专家
控制为代表的智能控制在很大程度上解决了由于控制对象所具有的高度复杂性和不确定性而产生的控制方法应用上的困难。许多作者提出了利用诸如神经元网络、模糊控制以及与它们经典PID 控制相结合产生的各种改进算法进行控制器设计的尝试。这些综合智能控制方法不需要电力网络和STATCOM 的精确数学模型，具有良好的鲁棒性，在一定程度上解决了由于电力系统强耦合的非线性系统所带来的控制器设计上的难题。但是收敛速度慢是它们的一个很大的缺点，难以满足实时性控制的要求。
5、结语
电力系统中的无功和谐波污染问题日趋严重，给电网带来了额外的负担，严重影响供电质量。因此，谐波抑制和无功功率补偿已经成为电力电子技术和电力系统等领域所面临的一个重大课题，引起人们越来越多的关注。静止同步补偿器可从感性到容性连续平滑地调节无功功率，较传统的无功补偿装置具有响应速度快、调节能力强、谐波含量低、装置体积小等
明显优点，成为目前研究的热点。本文简要地介绍了STATCOM的发展现状、原理、运行范围和控制方法。鉴于种种优点, STATCOM将毫无疑问成为未来改善电能质量的主要方式。它必将是我们持续的研究目标。
变速器和同步器图解 三轴五当变速器传动简图 1-输入轴 2-轴承 3-接合齿圈 4-同步环 5-输出轴 6-中间轴 7-接合套 8-中 间轴常啮合齿轮 此变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输出轴）、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。 两轴五当变速器传动简图
1-输入轴 2-接合套 3-里程表齿轮 4-同步环 5-半轴 6-主减速器被动齿轮 7-差速器壳 8-半轴齿轮 9-行星齿轮 10、11-输出轴 12-主减速器主动齿轮 13-花键毂 与传统的三轴变速器相比，由于省去了中间轴，所以一般档位传动效率要高一些；但是任何一档的传动效率又都不如三轴变速器直接档的传动效率高。 同步器有常压式，惯性式和自行增力式等种类。这里仅介绍目前广泛采用的惯性式同步器。 惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同步的，在其上面设有专设机构保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触，从而避免了齿间冲击。 惯性同步器按结构又分为锁环式和锁销式两种。 其工作原理可以北京BJ212型汽车三档变速器中的二、三档同步器为例说明。花键毂7与第二轴用花键连接，并用垫片和卡环作轴向定位。在花键毂两端与齿轮1和4之间，各有一个青铜制成的锁环（也称同步环）9和5。锁环上有短花键齿圈，花键齿的断面轮廓尺寸与齿轮 1，4及花键毂 7上的外花键齿均相同。在两个锁环上，花键齿对着接合套8的一端都有倒角（称锁止角），且与接合套齿端的倒角相同。 锁环具有与齿轮1和4上的摩擦面锥度相同的内锥面，内锥面上制出细牙的螺旋槽，以便两锥面接触后破坏油膜，增加锥面间的摩擦。三个滑块2分别嵌合在花键毂的三个轴向槽11内，并可沿槽轴向滑动。在两个弹簧圈6的作用下，滑块压向接合套，使滑块中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽10中，起到空档定位作用。滑块2的两端伸入锁环9和5的三个缺口12中。只有当滑块位于缺口12的中央时，接合套与锁环的齿方可能接合。
浅谈强制访问控制（MAC） 【摘要】访问控制：安全保障机制的核心内容，是实现数据保密性和完整性的主要手段。访问控制是为了限制访问主体（或成为发起者，是一个主动的实体：如用户、进程、服务等），对访问客体（需要保护的资源的）访问权限。从而使计算机系统在合法范围内合用访问控制机制决定用户及代表一定用户利益的程序能干什么、及做到什么程度。 访问控制分类：1）传统访问控制：自主访问控制DAC，强制访问控制MAC；2）新型访问控制：基于角色的访问控制RBAC，基于任务的访问控制TBAC……。本文主要谈论传统访问控制中的强制访问控制MAC。 【关键词】访问控制、强制访问控制、Bell-Lapadula安全模型 引言 随着我国经济的持续发展和国际地位的不断提高，我国的基础信息网络和重要信息系统面临的安全威胁和安全隐患比较严重，计算机病毒传播和网络非法入侵十分猖獗，网络违法犯罪持续大幅上升，给用户造成严重损失。 访问控制是信息安全保障机制的核心内容，它是实现数据保密性和完整性机制的主要手段。访问控制是为了限制访问主体（或称为发起者，是一个主动的实体；如用户、进程、服务等），对访问客体（需要保护的资源）的访问权限，从而使计算机系统在合法范围内使用；访问控制机制决定用户及代表一定用户利益的程序能做什么，及做到什么程度。 访问控制，作为提供信息安全保障的主要手段，及最为突出的安全机制, 被广泛地应用于防火墙、文件访问、VPN及物理安全等多个方面。其中，强制访问控制就在次方面有很重要的作用。 访问控制从实现的基本理念来分有以下两种： 1)强制访问控制（Mandatory access control） 2)自主访问控制（Discretionary access control） 本文主要谈论强制访问控制控制，包括其定义、原理及其分类。 一、强制访问控制
感应同步器工作原理及应用 摘要:感应同步器是利用电磁原理将线位移和角位移转换成电信号的一种装置。根据用途，可将感应同步器分为直线式和旋转式两种，分别用于测量线位移和角位移线。将角度或直线位移信号变换为交流电压的位移传感器，又称平面式旋转变压器。它有圆盘式和直线式两种。在高精度数字显示系统或数控闭环系统中圆盘式感应同步器用以检测角位移信号，直线式用以检测线位移。感应同步器广泛应用于高精度伺服转台、雷达天线、火炮和无线电望远镜的定位跟踪、精密数控机床以及高精度位置检测系统中。 关键词：感应同步器、原理、应用、直线式、旋转式 Abstract:The inductosyn is a system that transform the linear and angular displacement into electric signal use the Electromagnetic theory.According to its use the inductosyn can be divided into the linear and the rotary,which is use to measure the linear and the angular.The linear inductosyn that transform the linear and angular displacement into AC V oltage is called plane rotary transformer,which is divided into two types than is the linear and the disc.In the precision digital display system or CNC closed-loop system,the disc inductosyn is used to measure the signal of angular and the linear inductosyn is used to measure the signal of linear.The inductosyn is also widely used in the location tracking ,the precision CNC machine tools and the high-precision position detection system of the precision servo turntable, the radar antenna, the artillery and the radio Telescope. Keywords: inductosyn theory use linear rotary 1.感应同步器的工作原理 感应同步器是利用两个平面形绕组的互感随位置而变化的原理而进行工作的。 直线式感应同步器由定尺和滑尺组成，定尺上是连续绕组，滑尺上是分段绕组，滑尺为正余弦绕组。其绕组布置如图1所示。滑尺上展开分布着两个印刷电路绕组，每个节距相当于绕组空间分布的周期，又称极距，一般为2mm，用2τ表示。 滑尺与定尺相互面向平行安装，两者保持0.2mm左右距离。感应同步器的工作原理如图2所示。当定尺绕组加以频率为f，幅值恒定的交流激磁电流I（或电压）时，滑尺两绕组将产生与激磁电流频率相同、幅值随两尺相对位置而变化的感应电势e，滑尺某一绕组与定尺绕组完全重合时，磁通耦合度最大，故该滑尺感应的电势最大；两绕组错开1/4节距（即1/4*2τ=0.5τ）时，滑尺耦合的
典型电---气比例阀、伺服阀的工作原理 电---气比例阀和伺服阀按其功能可分为压力式和流量式两种。压力式比例/伺服阀将输给的电信号线性地转换为气体压力；流量式比例/伺服阀将输给的电信号转换为气体流量。由于气体的可压缩性，使气缸或气马达等执行元件的运动速度不仅取决于气体流量。还取决于执行元件的负载大小。因此精确地控制气体流量往往是不必要的。单纯的压力式或流量式比例/伺服阀应用不多，往往是压力和流量结合在一起应用更为广泛。 电---气比例阀和伺服阀主要由电---机械转换器和气动放大器组成。但随着近年来廉价的电子集成电路和各种检测器件的大量出现，在1电---气比例/伺服阀中越来越多地采用了电反馈方法，这也大大提高了比例/伺服阀的性能。电---气比例/伺服阀可采用的反馈控制方式，阀内就增加了位移或压力检测器件，有的还集成有控制放大器。 一、滑阀式电---气方向比例阀 流量式四通或五通比例控制阀可以控制气动执行元件在两个方向上的运动速度，这类阀也称方向比例阀。图示即为这类阀的结构原理图。它由直流比例电磁铁1、阀芯2、阀套3、阀体4、位移传感器5和控制放大器6等赞成。位移传感器采用电感式原理，它的作用是将比例电磁铁的衔铁位移线性地转换为电压信号输出。控制放大器的主要作用是： 1）将位移传感器的输出信号进行放大； 2）比较指令信号Ue和位移反馈信号U f U； 3）放大，转换为电流信号I输出。此外，为了改善比例阀的性能，控制放大器还含有对反馈信号 Uf的处理环节。比如状态反馈控制和PID调节等。 带位置反馈的滑阀式方向比例阀，其工作原理是：在初始状态，控制放大器的指令信号UF=0，阀芯处于零位，此时气源口P与A、B两端输出口同时被切断，A、B两口与排气口也切断，无流量输出；同时位移传Uf=0。若阀芯受到某种干扰而偏离调定的零位时，位移传感器将输出一定的电压Uf，控制放 放大后输出给电流比例电磁铁，电磁铁产生的推力迫使阀芯回到零位。若指令Ue>0，则 电压差U增大，使控制放大器的输出电流增大，比例电磁铁的输出推力也增大，推动阀芯右移。而阀芯的右移又引起反馈电压Uf的增大，直至Uf与指令电压Ue基本相等，阀芯达到力平衡。此时。
插补原理：在实际加工中，被加工工件的轮廓形状千差万别，严格说来，为了满足几何尺寸精度的要求，刀具中心轨迹应该准确地依照工件的轮廓形状来生成，对于简单的曲线数控系统可以比较容易实现，但对于较复杂的形状，若直接生成会使算法变得很复杂，计算机的工作量也相应地大大增加，因此，实际应用中，常采用一小段直线或圆弧去进行拟合就可满足精度要求(也有需要抛物线和高次曲线拟合的情况)，这种拟合方法就是“插补”，实质上插补就是数据密化的过程。插补的任务是根据进给速度的要求，在轮廓起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标值，每个中间点计算所需时间直接影响系统的控制速度，而插补中间点坐标值的计算精度又影响到数控系统的控制精度，因此，插补算法是整个数控系统控制的核心。插补算法经过几十年的发展，不断成熟，种类很多。一般说来，从产生的数学模型来分，主要有直线插补、二次曲线插补等；从插补计算输出的数值形式来分，主要有脉冲增量插补(也称为基准脉冲插补)和数据采样插补[26]。脉冲增量插补和数据采样插补都有个自的特点，本文根据应用场合的不同分别开发出了脉冲增量插补和数据采样插补。 1数字积分插补是脉冲增量插补的一种。下面将首先阐述一下脉冲增量插补的工作原理。2.脉冲增量插补是行程标量插补，每次插补结束产生一个行程增量，以脉冲的方式输出。这种插补算法主要应用在开环数控系统中，在插补计算过程中不断向各坐标轴发出互相协调的进给脉冲，驱动电机运动。一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫做脉冲当量。脉冲当量是脉冲分配的基本单位，按机床设计的加工精度选定，普通精度的机床一般取脉冲当量为：0.01mm，较精密的机床取1或0.5 。采用脉冲增量插补算法的数控系统，其坐标轴进给速度主要受插补程序运行时间的限制，一般为1~3m/min。脉冲增量插补主要有逐点比较法、数据积分插补法等。逐点比较法最初称为区域判别法，或代数运算法，或醉步式近似法。这种方法的原理是：计算机在控制加工过程中，能逐点地计算和判别加工偏差，以控制坐标进给，按规定图形加工出所需要的工件，用步进电机或电液脉冲马达拖动机床，其进给方式是步进式的，插补器控制机床。逐点比较法既可以实现直线插补也可以实现圆弧等插补，它的特点是运算直观，插补误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，速度变化小，调节方便，因此在两个坐标开环的CNC系统中应用比较普遍。但这种方法不能实现多轴联动，其应用范围受到了很大限制。对于圆弧插补，各个象限的积分器结构基本上相同，但是控制各坐标轴的进给方向和被积函数值的修改方向却不同，由于各个象限的控制差异，所以圆弧插补一般需要按象限来分成若干个模块进行插补计算，程序里可以用圆弧半径作为基值，同时给各轴的余数赋比基值小的数(如R/2等)，这样可以避免当一个轴被积函数较小而另一个轴被积函数较大进，由于被积函数较小的轴的位置变化较慢而引起的误差。4.2 时间分割插补是数据采样插补的一种。下面将首先阐述数据采样插补的工作原理。2.1 数据采样插补是根据用户程序的进给速度，将给定轮廓曲线分割为每一插补周期的进给段，即轮廓步长。每一个插补周期执行一次插补运算，计算出下一个插补点坐标，从而计算出下一个周期各个坐标的进给量，进而得出下一插补点的指令位置。与基准脉冲插补法不同的是，计算出来的不是进给脉冲而是用二进制表示的进给量，也就是在下一插补周期中，轮廓曲线上的进给段在各坐标轴上的分矢大小，计算机定时对坐标的实际位置进行采样，采样数据与指令位置进行比较，得出位置误差，再根据位置误差对伺服系统进行控制，达到消除误差使实际位置跟随指令位置的目的。数据采样法的插补周期可以等于采样周期也可以是采样周期的整数倍；对于直线插补，动点在一个周期内运动的
浅谈访问控制策略 身份鉴别与访问控制是信息安全领域的两个十分重要的概念。然而，对这两个概念的含义往往有不同的理解。希望通过本文所引发的讨论能对统一这两个概念的理解有所帮助。 在GB17859中．身份鉴别指的是用户身份的鉴别，包括用户标识和用户鉴别。在这里．用户标识解决注册用户在一个信息系统中的惟一性问题．用户鉴别则解决用户在登录一个信息系统时的真实性问题。一般情况下．当用户注册到一个系统时，系统应给出其惟一性的标识．并确定对其进行鉴别使用的信息(该信息应是保密的、并且是难以仿造的．一方面以一定方式提供给用户．另一方面由系统保存)。当用户登录到该系统时，用户应提供鉴别信息，系统则根据注册时所保留的鉴别信息对用户所提供的鉴别信息的真实性进行鉴别。 其实．从更广义的范围来讲．信息系统中的身份鉴别应包括用户身份鉴别和设备身份鉴别．用户身份鉴别又分为注册用户的身份鉴别和网上数据交换用户的身份鉴别。上述GB17859中的身份鉴别主要指的是注册用户的身份鉴别。网上数据交换时用户的身份鉴别是指非注册用户间进行数据交换时的身份鉴别。也就是通常所说的在相互不知道对方身份的情况下，又要确认对方身份的真实、可信．从而确认数据交换的可信赖性。这就需要通过所谓的可信第三方(如由CA 系统提供的认证机制)实现数据交换双方身份的真实性认证。关于设备的身份鉴别．其实与注册用户的身份鉴别没有多大区别．只是鉴别的对象是接入系统的设备而已。对接入系统的设备进行身份鉴别．同样要先对其进行注册，并在注册时确定鉴别信息(鉴别信息既与设备相关联．又由系统保留)。当需要将设备接入系统时．被接入设备需提供鉴别信息，经系统确认其身份的真实性后方可接入。 访问控制在GB17859中同样有其特定的含义．并对自主访问控制和强制访问控制的策略做了具体的说明。其实．访问控制在更广的范围有着更广泛的含义。在许多情况下．人们往往把身份鉴别也称作是一种访问控制。如果我们把是否允许登录系统看作是是否允许对系统进行访问．把身份鉴别称为访问控制也未尝不可。问题是需要对其具体含义做清晰的描述。这也是我们为什么把身份鉴别与访问控制这两个概念一起进行讨论的原因
伺服驱动器的工作原理 随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用全数字式交流伺服电机作为执行电动机。在控制方式上用脉冲串和方向信号实现。 一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式。 速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。 如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。 如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的死循环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。 对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度
方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。换一种说法是： 1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V 对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过实时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。 2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。应用领域如数控机床、印刷机械等等。 3、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行
变速器 一、变速器概述 变速器功用： （1）改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶速度要求。 （2）实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要。 （3）中断动力传递，在发动机起动，怠速运转，汽车换档或需要停车进行动力输出时，中断向驱动轮的动力传递。 变速器分类： （1）按传动比的变化方式划分，变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。 (a)有级式变速器：有几个可选择的固定传动比，采用齿轮传动。又可分为：齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿轮（行星齿轮）轴线旋转的行星齿轮变速器两种。 (b)无级式变速器:传动比可在一定范围内连续变化,常见的有液力式,机械式和电力式等。 (c)综合式变速器：由有级式变速器和无级式变速器共同组成的，其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。 （2）按操纵方式划分，变速器可以分为强制操纵式，自动操纵式和半自动操纵式三种。 (a)强制操纵式变速器：靠驾驶员直接操纵变速杆换档。 (b)自动操纵式变速器：传动比的选择和换档是自动进行的。驾驶员只需操纵加速踏板，变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现档位的变换。 (c)半自动操纵式变速器：可分为两类，一类是部分档位自动换档，部分档位手动（强制）换档；另一类是预先用按钮选定档位，在采下离合器踏板或松开加速踏板时，由执行机构自行换档。 二、普通齿轮变速器 普通齿轮变速器主要分为三轴变速器和两轴变速器两种。它们的特点将在下面的变速器传动机构中介绍。 变速器传动机构： (1)三轴变速器这类变速器的前进档主要由输入(第一)轴、中间轴和输出(第二)轴组成。 (2)两轴变速器这类变速器的前进档主要由输入和输出两根轴组成。 三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输
伺服电机工作原理及和步进电机の区别 2010-03-30 17:14 伺服电机内部の转子是永磁铁，驱动器控制のU/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场の作用下转动，同时电机自带の编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动の角度。伺服电机の精度决定于编码器の精度（线数）。 什么是伺服电机？有几种类型？工作特点是什么？ 答：伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到の电信号转换成电动机轴上の角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩の增加而匀速下降.。 请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别？ 答：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制滚珠丝杆，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。永磁交流伺服电动机20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术の发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出の发展，各国著名电气厂商相继推出各自の交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统の主要发展方向，使原来の直流伺服面临被淘汰の危机。90年代以后，世界各国已经商品化了の交流伺服系统是采用全数字控制の正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域の发展日新月异。 永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。⑵定子绕组散热比较方便。⑶惯量小，易于提高系统の快速性波纹管联轴器。⑷适应于高速大力矩工作状态。⑸同功率下有较小の体积和重量。 伺服和步进电机 伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应の角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲の功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量の脉冲，这样，和伺服电机接受の脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确の控制电机の转动，从而实现精确の定位，可以达到0.001mm。 步进电机是一种离散运动の装置，它和现代数字控制技术有着本质の联系。在目前国内の数字控制系统中，步进电机の应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统の出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制の发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号）弹性联轴器，但在使用性能和应用场合上存在着较大の差异。现就二者の使用性能作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 3.6°、 1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为
访问控制方式总结 授权是根据实体所对应的特定身份或其他特征而赋予实体权限的过程，通常是以访问控制的形式实现的。访问控制是为了限制访问主体（或称为发起者，是一个主动的实体，如用户、进程、服务等）对访问客体（需要保护的资源）的访问权限，从而使计算机系统在合法范围内使用；访问控制机制决定用户及代表一定用户利益的程序能做什么以及做到什么程度。访问控制依据特定的安全策略和执行机制以及架构模型保证对客体的所有访问都是被认可的，以保证资源的安全性和有效性。 访问控制是计算机发展史上最重要的安全需求之一。美国国防部发布的可信计算机系统评测标准（Trusted Computer System Evaluation Criteria，TCSEC，即橘皮书），已成为目前公认的计算机系统安全级别的划分标准。访问控制在该标准中占有极其重要的地位。安全系统的设计，需要满足以下的要求：计算机系统必须设置一种定义清晰明确的安全授权策略；对每个客体设置一个访问标签，以标示其安全级别；主体访问客体前，必须经过严格的身份认证；审计信息必须独立保存，以使与安全相关的动作能够追踪到责任人。从上面可以看出来，访问控制常常与授权、身份鉴别和认证、审计相关联。 设计访问控制系统时，首先要考虑三个基本元素：访问控制策略、访问控制模型以及访问控制机制。其中，访问控制策略是定义如何管理访问控制，在什么情况下谁可以访问什么资源。访问控制策略是动态变化的。访问控制策略是通过访问机制来执行，访问控制机制有很多种，各有优劣。一般访问控制机制需要用户和资源的安全属性。用户安全属性包括用户名，组名以及用户所属的角色等，或者其他能反映用户信任级别的标志。资源属性包括标志、类型和访问控制列表等。为了判别用户是否有对资源的访问，访问控制机制对比用户和资源的安全属性。访问控制模型是从综合的角度提供实施选择和计算环境，提供一个概念性的框架结构。 目前人们提出的访问控制方式包括：自主性访问控制、强访问控制、基于角色的访问控制等
伺服电机的工作原理图? 伺服电机工作原理——伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。 永磁交流伺服系统具有以下等优点：（1）电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单；（2）定子绕组散热快；(3)惯量小，易提高系统的快速性；（4）适应于高速大力矩工作状态；（5）相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满足了传动领域的发展需求。 永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。现在，高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。伺服驱动器有两部分组成：驱动器硬件和控制算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是在技术垄断的核心。 2 交流永磁伺服系统的基本结构 交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如图1所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，事项数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。
运动控制插补原理及实现 数控系统加工的零件轮廓或运动轨迹一般由直线、圆弧组成，对于一些非圆曲线轮廓则用直线或圆弧去逼近。插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，通过计算，将工件的轮廓或运动轨迹描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给指令。 数控系统常用的插补计算方法有：逐点比较法、数字积分法、时间分割法、样条插补法等。逐点比较法，即每一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，视该点在给定规矩的上方或下方，或在给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向，使之趋近给定轨迹。 直线插补原理 图3—1是逐点比较法直线插补程序框图。图中n是插补循环数，L是第n个插补循环中偏差函数的值，Xe，Y。是直线的终点坐标，m是完成直线插补加工刀具沿X，y轴应走的总步数。插补前，刀具位于直线的起点，即坐标原点，偏差为零，循环数也为零。 在每一个插补循环的开始，插补器先进入“等待”状态。插补时钟发出一个脉冲后，插补器结束等待状态，向下运动。这时每发一个脉冲，触发插补器进行一个插补循环。所以可用插补时钟控制插补速度，同时也可以控制刀具的进给速度。插补器结束“等待”状态后，先进行偏差判别。若偏差值大于等于零，刀具的进给方向应为+x，进给后偏差值成为Fm-ye；若偏差值小于零，刀具的进给方向应为+y，进给后的插补值为Fm+xe。。 进行了一个插补循环后，插补循环数n应增加l。 最终进行终点判别，若n 感应同步器的工作原理 直线式感应同步器和圆盘式感应同步器的工作原理基本相同，都是利用电 磁感应原理工作。下面以直线式感应同步器为例介绍其工作原理。直线式 感应同步器由两个磁耦合部件组成，其工作原理类似于一个多极对的正余弦旋 转变压器。感应同步器的定尺和滑尺相互平行放置，其间有一定的气隙，一般 应保持在0.25±0.05mm范围内，如图12.2.4 所示。图12.2.4 直线式感应同步器的工作原理 当滑尺上的正弦绕组和余弦绕组分别以1～10kHz 的正弦电压激磁时， 将产生同频率的交变磁通；该交变磁通与定尺绕组耦合，在定尺绕组上将产生 同频率的感应电势。感应电势的大小除了与激磁频率、激磁电流和两绕组之间 的间隙有关外，还与两绕组的相对位置有关。如果在滑尺的余弦绕组上单独施 加正弦激磁电压，感应同步器定尺的感应电势与两绕组相对位置的关系如图 12.2.5 所示。当滑尺处于A 点时，余弦绕组C 和定尺绕组位置相差1/4 节距，即在定尺绕组内产生的感应电势为零。随着滑尺的移动，感应电势逐渐增大，直到B 点时，即滑尺的余弦绕组C 和定尺绕组位置重合时（1/4 节距位置），耦合磁通最大，感应电势也最大。滑尺继续右移，定尺绕组的感应电势随耦合 磁通减小而减小，直至移动到C 点时（1/2 节距处），又回到与初始位置完全相 同的耦合状态，感应电势变为零。滑尺再继续右移到D 点时（3/4 节距处），定 尺中感应电势达到负的最大值。在移动一个整节距（E 点）时，两绕组的耦合 状态又回到初始位置，定尺感应电势又为零。定尺上的感应电势随滑尺相对定 尺的移动呈现周期性变化（如图12.2.5 中的曲线1）。同理，如果在滑尺正弦绕组上单独施加余弦激磁电压，则定尺的感应电势如图12.2.5 中的曲线2 所示。 一般选用激磁电压为1～2V，过大的激磁电压将引起大的激磁电流，导致温升 一、AIX服务器 1<身份鉴别> 1.1配置密码策略 参考配置操作： 当前系统管理员密码为弱密码，建议其更换强密码，编辑/etc/security/user 设置以下参考数值设定： #vi/etc/security/user minalpha=1口令必须包含1个字母 minother=2口令必须包含2个非字母字符 minlen=8口令不得少于8个字符 maxage=4口令可使用周期（4周） maxexpired=1达到使用周期后1周内必须更改口令pwdwarntime=7在达到使用周期前7天提示修改口令histsize=5不能使用上5次用过的口令 1.2启用登录失败处理功能 参考配置操作： 编辑/etc/security/user文件，并修改以下内容： loginretries=3口令重试3次后锁定 解锁方法： 以user用户为例，执行命令： #lsuser user检查unsuccessful_login_count参数（登录失败次数） #chuser unsuccessful_login_count=0user重置user用户登录失败次数 1.3远程访问加密措施 参考配置操作： 1）在官网下载Openssl和OPenSSH软件。 2）上传文件 将openssh_5.2p1_aix61.tar.Z用ftp传到/tmp/openssh目录下 将openssl.0.9.8.1103.tar.Z用ftp传到/tmp/openssl目录下3）解压文件 #cd/tmp/openssh/ #uncompress openssh_5.2p1_aix61.tar.Z #tar-xvf openssh_5.2p1_aix61.tar #cd/tmp/openssl/ #uncompress openssl.0.9.8.1103.tar.Z #tar-xvf openssl.0.9.8.1103.tar 4）安装openssl 进入openssl目录 #cd/tmp/openssl 开始安装 #smitty install 顺序选择Install and Update Software->Install Software INPUT device/directory for software[/tmp/openssl]输入openssl目录. 选中SOFTWARE to install[_all_latest]行，按F4，选择openssl.license，回车 选中ACCEPT new license agreements?行，按Teb键，选择[yes] 回车，执行安装 Command:OK表示安装完成。 5）安装openssh 进入openssh目录 #cd/tmp/openssh 删除目录下openssh_5.2p1_aix61.tar包 #rm-rf openssh_5.2p1_aix61.tar 开始安装 #smitty install 伺服电机的工作原理 着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用全数字式交流伺服电机作为执行电动机。在控制方式上用脉冲串和方向信号实现。 一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式。 速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。 如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。 如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。 对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。 换一种说法是： 1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V 时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化 而改变。 2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小， 插补 开放分类： 技术 数控技术 高新技术 数控装置根据输入的零件程序的信息，将程序段所描述的曲线的起点、终点之间的空间进行数据密化，从而形成要求的轮廓轨迹，这种“数据密化”机能就称为“插补”。 编辑摘要 插补 - 概述 系统的主要任务之一，是控制执行 机构按预定的轨迹运动。一般情况 是一致运动轨迹的起点坐标、终点坐标和轨迹的曲线方程，由数控系 统实施地算出各个中间点的坐标。 在数控机床中，刀具不能严格地按 照要求加工的曲线运动，只能用折 线轨迹逼近所要加工的曲线。 机床 数控系统依照一定方法确定刀具运 动轨迹的过程。也可以说，已知曲 线上的某些数据，按照某种算法计 算已知点之间的中间点的方法，也 称为“数据点的密化”。 数控装置根据输入的零件程序的信 息，将程序段所描述的曲线的起点、 终点之间的空间进行数据密化，从 而形成要求的轮廓轨迹，这种“数据密化”机能就称为“插补”。 插补 计算就是数控装置根据输入的基本 数据，通过计算，把工件轮廓的形状描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给脉冲，对应每个脉冲，机 床在响应的坐标方向上移动一个脉冲当量的距离，从而将工件加工出所需要轮廓的形状。 插补 - 分类 1、直线插补 直线插补（Llne Interpolation ）这是车床上常用的一种插补方式，在此方式中，两点间的插补沿着直线的点群来逼近，沿此直线控制刀具的运动。 一个零件的轮廓往往是多种多样的,有直线,有圆弧,也有可能是任意曲线,样条线等. 数控机床的刀具往往是不能以曲线的实际轮廓去走刀的,而是近似地以若干条很小的直线去走刀,走刀的方向一般是x 和y 方向. 插补方式有:直线插补,圆弧插补,抛物线插补,样条线插补等 所谓直线插补就是只能用于实际轮廓是直线的插补方式(如果不是直线,也可以用逼近的方式把曲线用一段段线段去逼近,从而每一段线段就可以用直线插补了).首先假设在实际轮廓起始点处沿x 方向走一小段(一个脉冲当量),发现终点在实际轮廓的下方,则下一条线段沿y 方向走一小段,此时如果线段终点还在实际轮廓下方,则继续沿y 方向走一小段,直到在实际轮廓上方以后,再向x 方向走一小段,依次循环类推.直到到达轮廓终点为止.这样,实际轮廓就由一段段的折线拼接而成,虽然是折线,但是如果我们每一段走刀线段都非常小(在精度允许范围内),那么此段折线和实际轮廓还是可以近似地看成相同的曲线的--------这就是直线插补. 2、圆弧插补 圆弧插补（Circula : Interpolation ）这是一种插补方式，在此方式中，根据两端点间的插补数 交流伺服电机的基本结构与工作原理 交流伺服电机通常都是单相异步电动机,有鼠笼形转子和杯形转子两种结构形式。与普通电机一样,交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组,即励磁绕组和控制绕组,两个绕组在空间相差90°电角度。固定和保护定子的机座一般用硬铝或不锈钢制成。笼型转子交流伺服电机的转子和普通三相笼式电机相同。杯形转子交流伺服电机的结构如图3-12由外定子4,杯形转子3和内定子5三 部分组成。它的外定子和笼型转子交流伺服电机相同,转子则由非磁性导电材料(如铜或铝制成空心杯形状,杯子底部固定在转轴7上。空心杯的壁很薄(小于 0.5mm,因此转动惯量很小。内定子由硅钢片叠压而成,固定在一个端盖1、 8上,内定子上没有绕组,仅作磁路用。电机工作时,内﹑外定子都不动,只有杯形转子在内、外定子之间的气隙中转动。对于输出功率较小的交流伺服电机,常将励磁绕组和控制绕组分别安放在内、外定子铁心的槽内。交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。但是,交流伺服电机必须具备一个性能,就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象,即无控制信号时,它不应转动,特别是当它已在转动时,如果控制信号消失,它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后,如控制信号消失,往往仍在继续转动。当电机原来处于静止状态时,如控制绕组不加控制电压,此时只有励磁绕组通电产生脉动磁场。可以把脉动磁场看成两个圆形旋转磁场。这两个圆形旋转磁场以同样的大小和转速,向相反方向旋转,所建立的正、反转旋转磁场分别切割笼型绕组(或杯形壁并感应出大小相同,相位相反的电动势和电流(或涡流,这些电流分别与各自的磁场作用产生的力矩也大小相等、方向相反,合成力矩为零,伺服电机转子转不起来。一旦控制系统有偏差信号,控制绕组就要接受与之相对应的控制电压。在一般情况下,电机内部产生的磁场是椭圆形旋转磁场。一个椭圆形旋转磁场可以看成是由两个圆形旋转磁场合成起来的。这两个圆形旋转磁场幅值不等(与原椭圆旋转磁场转向相同的正转磁场大,与原转向相反的反转磁场小,但以相同的速度,向相反的方向旋转。它们切割转子绕组感应的电势和电流以及产生的电磁力矩也方向相反、大小不等(正转者大,反转者小合成力矩不为零,所以伺服电机就朝着正转磁场的方向转动起来,随着信号的增强,磁场接近圆形,此时正转磁 连续运动轨迹插补原理文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208] 连续运动轨迹插补原理连续运动轨迹控制是诸如数控机床、机器人等机械的一种典型运动方式，这种控制在本质上属于位置伺服系统。以数控机床为例，其控制目标是被加工的曲线或曲面（即轮廓），所以可称之为轮廓控制。如果将被加工的轮廓作为控制器的给定输入，在运动过程中随时根据轮廓参数求解刀具的轨迹和加工的误差，并在求解的基础上决定如何动作，其计算的实时性有难以满足加工速度的需求。因此在实际工程应用中采用的方法是预先通过手工或自动编程，将刀具的连续运动轨迹分成若干段（即数控技术中的程序段），而在执行程序段的过程中实时地将这些轨迹段用指定的具有快速算法的直线、圆弧或其他标准曲线予以逼近。加工程序以被加工的轮廓为最终目标，协调刀具运动过程中各坐标上的动作。加工程序的编制必须考虑诸多约束条件，主要有加工精度、加工速度和刀具半径等。加工程序本质上就是对刀具的连续运动轨迹及其运动特性的一个描述。所以轮廓控制又可称为连续运动轨迹控制。 数控技术一般以标准的格式对程序段进行描述，例如程序段“N15 G02 Xlo Y25 120 JOF125 LF”就规定了一个以(10，25)为起点，在X-Y平面上以150mm/min 的进给速度顺时针加工一个半径为20mm的整圆的过程。程序段只提供了有限的提示性信息（例如起点、终点和插补方式等），数控装置需要在加工过程中，根据这些提示并运用一定的算法，自动地在有限坐标点之间生成一系列的中间点坐标数据，并使刀具及时地沿着这些实时发生的坐标数据运动，这个边计算边执行的逼近过程就称为插补(interpolation)。上述程序段中的准备 功能G02就指定了该程序段的执行要采用顺时针方向的圆弧插补。感应同步器的工作原理
AIX访问控制安全策略
伺服电机的工作原理
插补原理
交流伺服电机的基本结构与工作原理(精)
连续运动轨迹插补原理
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