柴油发电机组数字调速系统的设计与分析(1)
2014-01-30 02:35
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柴油发电机组数字调速系统研制过程中发现，采用普通pid运算，振荡及
柴油发电机组数字调速系统研制过程中发现，采用普通pid运算，振荡及超调时有发生，为了改善调速系统性能，采用了变速积分pid及模糊pid。变速积分pid用来调节积分系数，模糊pid用来调节比例系数。
1 变速积分pid原理
1．1 pid控制原理［1，2］
常规pid控制系统原理框图如图1所示。
pid控制器是一种线性控制器，它根据给定值r（t）与实际输出构成控制偏差：
将此偏差的比例（p）、积分（i）和微分（d）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。其控制规律为：
式中，kp为比例系数，t1为积分时间常数，td为微分时间常数。
在pid控制中，比例项用于纠正偏差，积分项用于消除系统的稳态误差，微分项用于减小系统的超调量，增加系统稳定性。pid控制器的性能就决定于kp、t1和td这3个系数。如何选用这3个系数是pid控制的核心。
1．2 数字pid控制算法选择
设计和调整数字pid控制器的任务就是根据被控对象和系统要求，选择合适的pid模型，将其进行离散化处理，编出计算机程序由微处理器实现，最后确定kp、t1、td、和t，t为采样周期。微处理器控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量，因此，必须对pid模型进行离散化处理。
用矩形方法数值积分代替式（3）中的积分项，对式（3）中的导数项用后向差分逼近，经推理可得到基本pid控制的位置式算法：
式中 k——采样序号，k＝0，1，2，……
u（k）——第k次采样时刻输出值
e（k）——第k次采样时输入的偏差值
e（k－1）——第（k－1）次采样时刻输入的偏差值
（科教范文网http://fw.ΝsΕΑc.com编辑） k1——积分系数，k1＝kpt／t1
kd——微分数系，kd＝kptd／t1
在数字控制系统中，pid控制规律是用程序来实现的，因而具有更大的灵活性。由于基本pid控制中引入了积分环节，其目的主要是为了消除静差，提高精度。但在柴油机调速过程中，突加突减负载时，会引起转速的较大波动，导致短时间内转速出现较大偏差，通过pid积分运算积累，超调量过大，系统产生振荡，严重影响发电机组输出电能的品质。共2页: 1 [2] 下一页 论文出处(作者):
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