【正文】 步旋轉(zhuǎn)和動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)分量兩部分，這樣可省去三相至兩相及兩相至三相的坐標(biāo)變換，有效減少計(jì)算量。定義三相坐標(biāo)系下的瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無功電流為別為 （）令 （）則式（）可以寫成 （）有式（）可以看出，在單相瞬時(shí)電壓取為與其同相位的單位正弦函數(shù)的情況下，瞬時(shí)有功電流的物理意義是單相瞬時(shí)電流和單相瞬時(shí)電壓的乘積，這跟時(shí)域下的瞬時(shí)有功功率的定義是相同的；瞬時(shí)無功電流的物理意義是單相瞬時(shí)電流和相位滯后的單相瞬時(shí)電壓的乘積，這跟時(shí)域下的瞬時(shí)無功功率的定義也是相同的；將式（）得到的三相坐標(biāo)系下的瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無功電流通過低通濾波器后獲得其直流分量。由式（）可知，基波電流的瞬時(shí)值為 （）令 （）則式（）可以寫成 （）通過式（）求得基波電流瞬時(shí)值后，用單相電流的瞬時(shí)值減去基波電流瞬時(shí)值即可以得到瞬時(shí)諧波電流。國內(nèi)外對(duì)這方面的研究都比較重視，在線諧波檢測的理論和應(yīng)用正在不斷發(fā)展。在MATLAB環(huán)境下，用戶可以集成地進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、數(shù)值計(jì)算、圖形繪制、輸入輸出、文件管理等各項(xiàng)操作。在工程技術(shù)界，MATLAB也被用來解決一些實(shí)際課題和數(shù)學(xué)模型問題。利用它既可以進(jìn)行小規(guī)模端程，完成算法設(shè)計(jì)和算法實(shí)驗(yàn)的基本任務(wù)，也可以進(jìn)行大規(guī)模編程，開發(fā)復(fù)雜的應(yīng)用程序。 (5)MATLAB應(yīng)用程序接口(API) 這是MATLAB為用戶提供的一個(gè)函數(shù)庫，使得用戶能夠在MATLAB環(huán)境中使用c程序或FORTRAN程序，包括從MATLAB中調(diào)用于程序(動(dòng)態(tài)鏈接)，讀寫MAT文件的功能。 在歐美大學(xué)里，諸如應(yīng)用代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)控制、數(shù)字信號(hào)處理、模擬與數(shù)字通信、時(shí)間序列分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書都把MATLAB作為內(nèi)容。程序的流程圖如下：初始化構(gòu)造輸序列入序列坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)系有功分量、無功分量構(gòu)造三階IIR濾波器濾波坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)系坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)系諧波信號(hào)=原信號(hào)基波信號(hào)畫出原信號(hào)、基波信號(hào)、諧波信號(hào) 諧波檢測流程圖 仿真結(jié)果 檢測算法仿真其中（a）為檢測信號(hào) （b）為用算法計(jì)算得到的負(fù)載基波信號(hào) （c）為算法計(jì)算得到的諧波信號(hào)，基于算法的諧波檢測方法缺點(diǎn)在于跟蹤負(fù)載動(dòng)態(tài)變化時(shí)存在滯后現(xiàn)象，這是受低通濾波環(huán)節(jié)的影響造成的，需要一個(gè)多電網(wǎng)周期的時(shí)間才可跟蹤上負(fù)載的變化。附錄A 英文資料及翻譯Development of a cutting tool condition monitoring system for high speed turning operation by vibration and strain analysis1 IntroductionIn the last three decades or so, there have been tremendous improvements and technical revolutions in manufacturing industries, namely puter integrated manufacturing process, robot controlled machining processes, and others. Today customer demands high quality products for lowest possible price. To meet customers’ such demands and to face global petition, modern industries are facing various challenges towards achieving high dimensional accuracy with mirror surface finish on the products. To achieve such goals the manufacturers are focusing on the technical problems namely, how to achieve uninterrupted automated machining process for longer duration with least human supervision. Cutting tool wear condition monitoring is an important technique that can be useful especially in automated cutting processes and unmanned factories to prevent any damage to the machine tool and workpiece. In any metal cutting operation, one of the major hurdles in realizing its plete automation is that of the cutting toolstate prediction, where toolwear is a critical factor in productivity. Cutting tool condition monitoring can help in online realization of the tool wear, tool breakage, and workpiece surface roughness.Researchers and engineers have been trying to evolve a cutting tool condition monitoring system w。 對(duì)于時(shí)間序列相似性匹配的方法我采用了，計(jì)算兩序列間的歐幾里德距離來計(jì)算它們的相似性，由于普通計(jì)算方法存在著一定得弊端，本課題對(duì)歐幾里德距離的計(jì)算方法做了改進(jìn)，同時(shí)使用FFT變換，對(duì)變換后的傅里葉系數(shù)做截取，已達(dá)到壓縮數(shù)據(jù)的目的同時(shí)計(jì)算復(fù)頻域中的歐幾里德距離，提高程序的效率。原始信號(hào)設(shè)為根據(jù)以上條件，編寫MATLAB仿真程序，對(duì)基波進(jìn)行檢測。除此之外，MATLAB還具有根強(qiáng)的功能擴(kuò)展能力，與它的主系統(tǒng)一起，可以配備各種各樣的工具箱，以完成一些特定的任務(wù)。 (3)圖形句相系統(tǒng) 這是MATLAB圖形系統(tǒng)的基礎(chǔ)，包括完成2D和3D數(shù)據(jù)圖示、圖像處理、動(dòng)畫生成、圖形顯示等功能的高層MATLAB命令，也包括用戶對(duì)圖形圖像等對(duì)象進(jìn)行特性控制的低層MATLAB命令，以及開發(fā)GUI應(yīng)用程序的各種工具。MTALAB系統(tǒng)由五個(gè)主要部分組成，下面分別加以介紹。與利用c語言或FoRTRAN語言作數(shù)值計(jì)算的程序設(shè)計(jì)相比，利用MATLAB可以節(jié)省大量的編程時(shí)間。4 仿真結(jié)論 MATLAB簡介MATLAB的名字是由英文MATrix LABoratory(短陣實(shí)驗(yàn)室)兩詞的前三個(gè)字母組合而成，是Mathworks公司推出的一套高效率的數(shù)值計(jì)算和可視化軟件，是目前較為流行的一種用于科學(xué)計(jì)算的軟件工具，具有良好的開放性和運(yùn)行的可靠性。而基于快速傅立葉變換的諧波檢測法，在諧波檢測、無功補(bǔ)償和頻譜分析方面，均有較廣泛的應(yīng)用，但實(shí)際工程應(yīng)用的快速傅立葉變換算法中，不可避免的存在柵極效應(yīng)和頻譜泄漏，造成諧波檢測的誤差較大且實(shí)時(shí)性較差。 （）由式（）可以看出，在 瞬時(shí)電壓取為與其同相位的單位正弦函數(shù)的情況下，與基波有功功率成比例而與基波無功功率成比例，也就是說，通過對(duì)的控制可以精確地控制基波有功功率，而對(duì)的控制可以精確地控制基波無功功率。與算法一樣，取與單相電壓相位相同的單位正弦函數(shù)來替代單相電壓。當(dāng)通帶截止頻率較小時(shí)，低通濾波器檢測的精確性最好，低通濾波器較之，低通濾波器最差，而在動(dòng)態(tài)特性方面，低通濾波器最后，濾波器次之，濾波器的動(dòng)態(tài)特性最差。如此高的維數(shù)，顯然是不符合實(shí)際應(yīng)用要求的。這些分量使低通濾波器的輸出包含較大的紋波，因此要求低通濾波器具備很大的阻帶紋波衰減，這就需要加大低通濾波器的維數(shù)，也會(huì)影響到低通濾波器的響應(yīng)時(shí)間和超調(diào)。在設(shè)計(jì)之前，先分析一下輸入信號(hào)的特性。由于上述原因，在實(shí)際的工程應(yīng)用中，用得更多的是正余弦函數(shù)的查表計(jì)算法。2) 算法檢測諧波電流的準(zhǔn)確性不受電網(wǎng)電壓畸變或不對(duì)稱的影響。當(dāng)電網(wǎng)電壓對(duì)稱且無畸變時(shí)，算法可以迅速準(zhǔn)確地檢測出電網(wǎng)電流中的諧波和無功分量。三、算法 算法原理圖 。當(dāng)電源電壓波形無畸變時(shí)，為基波有功電流與電壓作用所產(chǎn)生，為基波無功電流與電壓作用所產(chǎn)生。用這兩種方法檢測諧波和無功時(shí)，進(jìn)行的運(yùn)算大多都是瞬時(shí)值運(yùn)算，響應(yīng)速度很快，特別適合于變化快、沖擊大的無功和諧波補(bǔ)償。但是這種方法存在著設(shè)計(jì)難、誤差大、對(duì)系統(tǒng)頻率波動(dòng)和電路元件參數(shù)十分敏感等很多缺點(diǎn)，因此極少被采用?？梢?，瞬時(shí)無功功率理論就是將傳統(tǒng)三相電路功率理論中的正弦信號(hào)的有效值、初相角、有功功率和無功功率突破時(shí)間平均值的概念而引申為瞬時(shí)量，是對(duì)傳統(tǒng)功率理論的自然擴(kuò)展?？梢?，該方法具有很好的實(shí)時(shí)性。另外該理論中定義了三相電路瞬時(shí)有、無功電流、與各相瞬時(shí)有功電流、及無功電流偏、它們之間分別存在什么關(guān)系？各相瞬時(shí)無功功率與三相瞬時(shí)無功功率關(guān)系如何?這些問題都沒有得到公認(rèn)的解釋。瞬時(shí)無功功率理論的不足在于瞬時(shí)無功功率理論中，三相電路瞬時(shí)有功、無功功率的大小和電路本身的情況無關(guān)。設(shè)三相電壓、電流分別為: () ()利用式()、式()對(duì)以上兩式進(jìn)行變換，可得: () ()式中把式()和式()代入()中可得: ()令、分別為相電壓和相電流的有效值，得: ()從上面得式子可以看出，在三相電壓和電源均為正弦波時(shí)，均為常數(shù)。即： （） （）式中把式()帶入( )、( )中得: （） （）式中 從以上各式可得到如下性質(zhì): （） （）定義6：各相的瞬時(shí)無功功率、(瞬時(shí)有功功率、)分別為該相瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)無功電流(瞬時(shí)有功電流)的乘積，即: () ()定義6也有和定義4類似的性質(zhì): () ()傳統(tǒng)理論中的有功功率、無功功率等都是在平均值基礎(chǔ)上或相量的意義上定義的，它們只適用于電壓、電流均為正弦波時(shí)的情況。定義3：、相的瞬時(shí)無功的電流、 (瞬時(shí)有功電流、)分別為三相電路瞬時(shí)無功電流 (瞬時(shí)有功功率)在、的投影，即: （）、。定義1：三相電路瞬時(shí)有功電流，和瞬時(shí)無功電流分別為矢量在矢量及其法線上的投影。若把它們變換到兩相正交的坐標(biāo)系上研究。當(dāng)電流和電壓均為正弦波時(shí)，無功功率是代表負(fù)荷和電源之間的能量來回交換的一種量度。記，與電壓同相位，稱為有功分量。最后將闡述怎樣將三相瞬時(shí)無功功率理論用到諧波電流的檢測中。近幾年，國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)瞬時(shí)無功功率理論進(jìn)行了研究和發(fā)展，并提出廣義瞬時(shí)無功功率理論，在此基礎(chǔ)上提出基于廣義瞬時(shí)無功功率理論的諧波檢測方法，已初步應(yīng)用與工程實(shí)踐。但實(shí)際工程應(yīng)用的算法中，不可避免的存在柵極效應(yīng)和頻譜泄漏，得到的相位、幅值等參數(shù)值誤差較大，無法達(dá)到實(shí)際的側(cè)量要求。經(jīng)濾波后控制并改變壓控振蕩器的頻率，直到輸人頻率和反饋信號(hào)頻率同步為止。 () () () （)該方法可減少泄漏，有效地抑制諧波之間的干擾和雜波及噪聲的干擾，從而可以精確測量到各次諧波電壓和電流的幅值及相位。 減小泄漏和其它誤差的快速傅立葉變換改進(jìn)算法一、加窗插值算法利用加窗插值算法對(duì)快速傅立葉算法進(jìn)行修正的方法。從電力系統(tǒng)中電流、電壓信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)可以看出只有基波整數(shù)倍的諧波才可能被測出，這相當(dāng)于隔著欄柵看風(fēng)景，只能看見欄柵縫間的景象，稱之為欄柵效應(yīng)。但計(jì)算量大，因而實(shí)時(shí)性不夠好。分解過程如下:已知，將分解成奇偶兩個(gè)序列，則式()改寫成 = ()由于 故可將式()分成上半部和下半部兩個(gè)點(diǎn)的序列計(jì)算: ()將式()的點(diǎn)DFT再分成奇偶兩部分，即分成4個(gè)，如此分下去，直到分成個(gè)2點(diǎn)為止，即最后每個(gè)短序列只有兩點(diǎn)，其運(yùn)算己不再需乘法。 傅立葉級(jí)數(shù)的三角函數(shù)和指數(shù)表示