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項(xiàng)目概況 本項(xiàng)目涉及一種張力控制方法和裝置，其特點(diǎn)是可由普通變頻器控制異步電動(dòng)機(jī)來簡(jiǎn)單 驅(qū)動(dòng)收卷機(jī)構(gòu)，而開卷機(jī)構(gòu)，由一永磁同步電機(jī)來控制，張力來自該永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩， 本發(fā)明介紹的控制裝置通過控制該永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩來實(shí)現(xiàn)張力控制。該開卷機(jī)構(gòu)的永 磁同步電機(jī)實(shí)際是由收卷機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)運(yùn)行的，該永磁同步電動(dòng)機(jī)工作于發(fā)電狀 態(tài)，所發(fā)電能，亦通過控制裝置回饋給電網(wǎng)。 主要特點(diǎn) 轉(zhuǎn)矩或張力控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，張力控制一般有兩種途徑，一是通過 兩個(gè)動(dòng)力點(diǎn)的速度差形成張力，二是直接控制轉(zhuǎn)矩來形成張力。 上述第二種方式的核心是與收開卷機(jī)構(gòu)相連接的負(fù)載轉(zhuǎn)矩控制裝置，目前一般是采用磁 粉離合器來提供需要的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，但這樣做有一些固有的缺陷難以克服，首先磁粉制動(dòng)器將 產(chǎn)生很大的熱量，造成了能量的浪費(fèi)，還需要一個(gè)冷卻系統(tǒng)。另外，磁粉制動(dòng)器提供的負(fù)載 轉(zhuǎn)矩的控制精度不高，也很難進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。當(dāng)卷繞半徑在不斷發(fā)生變化的情況下，需要通 過動(dòng)態(tài)地調(diào)整負(fù)載轉(zhuǎn)矩來保證張力的恒定，在這種情況下，磁粉制動(dòng)器將無(wú)法滿足要求。 本項(xiàng)目提供一種基于永磁同步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩控制裝置，該裝置可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、張力 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。該裝置可以將永磁同步電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的電能通過逆變的方式回饋電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了節(jié) 能，也省掉了冷卻系統(tǒng)。 主要性能指標(biāo) 1、 轉(zhuǎn)矩控制范圍：0.1Nm至50Nm 2、 最高開卷轉(zhuǎn)速： 1500RPM 3、 速度控制范圍：1：5000 4、 系統(tǒng)功率因數(shù)：大于0.98市場(chǎng)前景 轉(zhuǎn)矩或張力系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，諸如造紙、印刷印染、包裝、電線電 纜、光纖電纜、紡織、皮革、金屬箔加工、纖維、橡膠、冶金等行業(yè)都要進(jìn)行精確的張力控46 制，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，而張力控制是以轉(zhuǎn)矩控制為前提的，目前國(guó)內(nèi)尚沒用高精度和高動(dòng) 態(tài)品質(zhì)的張力控制技術(shù)和裝置。因此，本項(xiàng)目極具推廣應(yīng)用前景。本項(xiàng)目涉及的主要技術(shù)已 申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利。 

我們對(duì)如何通過預(yù)測(cè)控制的各要素設(shè)計(jì)，提升逆變系統(tǒng)的性能指標(biāo)，進(jìn)行研究，取得了良好的成果。對(duì)LCL型三電平逆變系統(tǒng)，我們?cè)诜治鱿到y(tǒng)指標(biāo)與系統(tǒng)控制量之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的基于個(gè)離散控制量的預(yù)測(cè)控制器，為解決該類非線性約束優(yōu)化在線計(jì)算量大的問題，基于分值定界的思想提出了相應(yīng)基于DSP的快速算法。為進(jìn)一步提升逆變系統(tǒng)的效率等指標(biāo)，我們提出了變系數(shù)的光伏逆變預(yù)測(cè)控制器，在目標(biāo)函數(shù)中對(duì)電流跟蹤和大電流時(shí)開關(guān)動(dòng)作的抑制實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的系數(shù)表達(dá)式并給出相關(guān)算法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。我們進(jìn)一步研究了基于預(yù)測(cè)控制的微電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)度問題，針對(duì)微電網(wǎng)群系統(tǒng)集中式優(yōu)化計(jì)算量巨大的問題，我們從結(jié)合ADMM，從給出了系統(tǒng)的分布式預(yù)測(cè)控制器并對(duì)其在線迭代算法并進(jìn)行了研究和驗(yàn)證。同時(shí)，我們對(duì)無(wú)線并聯(lián)型逆變系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。達(dá)到了預(yù)期研究目標(biāo)。

鹽堿、干旱、高溫、凍害和洪澇等逆境脅迫嚴(yán)重影響作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育，是造成農(nóng)作物減產(chǎn)和品質(zhì)下降的主要原因之一，嚴(yán)重影響 農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。另一方面，對(duì)于糧食作物和多數(shù)經(jīng)濟(jì)作物來說， 其功能葉片中的同化產(chǎn)物和衰老葉片中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷向產(chǎn)量器官 的轉(zhuǎn)運(yùn)，對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的形成具有重要的作用，作物的過早 衰老不僅直接影響糧食作物的產(chǎn)量和品質(zhì)等要素，對(duì)于綠葉類作物和 觀賞花卉還會(huì)影響到其貨架壽命以及觀賞價(jià)值等。 克隆葉片衰老和逆境抗性相關(guān)基因，并利用生物工程技術(shù)調(diào)控其 在主要經(jīng)濟(jì)作物中的表達(dá)方式和表達(dá)水平，是提高和穩(wěn)定作物產(chǎn)量、 改善作物品質(zhì)性狀的有效手段，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。然 而，很多衰老或逆境抗性相關(guān)基因在植物細(xì)胞中高表達(dá)后，在增強(qiáng)轉(zhuǎn) 基因植株對(duì)特定脅迫的抗性、延緩植株衰老的同時(shí)，往往伴隨著對(duì)植 株正常生長(zhǎng)和發(fā)育的不利影響，如導(dǎo)致植株矮小、生長(zhǎng)遲緩或產(chǎn)量下 降等，導(dǎo)致該基因無(wú)法直接應(yīng)用于抗逆作物的培育。如果可以特異性 地表達(dá)這些基因，讓它們?cè)谔囟ǖ陌l(fā)育階段或脅迫條件下高表達(dá)，而 在正常的生長(zhǎng)過程中維持在較低的基礎(chǔ)水平，可以大大提高它們?cè)诨?因工程中的應(yīng)用性。 課題組前期克隆了一個(gè)植物葉片衰老的負(fù)調(diào)控因子。在轉(zhuǎn)基因植 物中過表達(dá)該基因可以顯著延緩植物的衰老，并賦予植物對(duì)高鹽、干 旱等脅迫的抗性，但是，轉(zhuǎn)基因植物的生長(zhǎng)發(fā)育受到明顯抑制，導(dǎo)致 該基因無(wú)法被直接應(yīng)用于抗逆作物的育種工作。課題組前期還分離鑒 定了一段含有 14 個(gè)氨基酸的多肽序列，命名為 WX01。我們對(duì) WX01 的功能研究發(fā)現(xiàn)其包含獨(dú)特的蛋白降解信號(hào)，能夠響應(yīng)發(fā)育與環(huán)境信號(hào)，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控與它融合的目的蛋白的穩(wěn)定性，從而使目的蛋 白在光下正常旺盛生長(zhǎng)的植株中降解、但在啟動(dòng)衰老或者高鹽、高溫 和失水等多種逆境脅迫條件下特異積累。我們利用 WX01 與前述衰 老負(fù)調(diào)節(jié)因子構(gòu)建了融合基因 WX02，并轉(zhuǎn)入模式植物擬南芥中，發(fā) 現(xiàn)該融合基因可以恢復(fù)衰老負(fù)調(diào)節(jié)因子積累造成的植株矮小、生長(zhǎng)抑 制的表型，但是保留了其延緩衰老、促進(jìn)光合和提高轉(zhuǎn)基因植物對(duì)高 鹽、干旱等逆境脅迫的抗性的功能。課題組進(jìn)一步將 WX02 融合基因 轉(zhuǎn)入經(jīng)濟(jì)作物大豆中進(jìn)行功能驗(yàn)證，獲得了可穩(wěn)定遺傳的多個(gè)株系單 拷貝純合轉(zhuǎn)基因大豆材料。對(duì)轉(zhuǎn)基因大豆的表型分析同樣證明， WX02 轉(zhuǎn)基因大豆對(duì)高鹽、干旱脅迫的抗性顯著提高。上述研究結(jié)果 表明 WX02 融合基因在抗逆轉(zhuǎn)基因作物新品種培育中具有重要的應(yīng) 用價(jià)值。圍繞該項(xiàng)目已經(jīng)申請(qǐng)了 2 項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，1 項(xiàng)國(guó)際 PCT 專 利，其中 1 項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利已經(jīng)獲得授權(quán)。 

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