勵(lì)磁控制理論簡(jiǎn)介－余翔

1、勵(lì)磁控制理論簡(jiǎn)介1目的介紹各種在勵(lì)磁控制中得到應(yīng)用的理論部分控制理論的實(shí)現(xiàn)通過實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)波形對(duì)比PID控制2現(xiàn)有的勵(lì)磁控制理論P(yáng)IDPID+PSS線性最優(yōu)控制自適應(yīng)最優(yōu)控制非線性控制3自動(dòng)控制中的幾個(gè)問題運(yùn)行狀態(tài)改變后控制輸出會(huì)穩(wěn)定在哪一點(diǎn)偏差是怎么得到的可以預(yù)測(cè)偏差的變化做到“超前”控制嗎4PID控制5比例參數(shù)的作用和影響對(duì)穩(wěn)態(tài)特性的影響加大比例控制KP，在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，但加大KP只減小誤差，卻不能完全消除穩(wěn)態(tài)誤差；對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響比例控制KP加大，會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度快；KP偏大，振蕩次數(shù)變多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)，當(dāng)KP太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定。若KP

2、太小，又會(huì)使系統(tǒng)的響應(yīng)緩慢。 6積分參數(shù)的作用和影響對(duì)穩(wěn)態(tài)特性的影響積分控制能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制系統(tǒng)的控制精度。但若TI太大，積分作用太弱，將不能減小穩(wěn)態(tài)誤差；對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響積分時(shí)間常數(shù)TI偏小，積分作用強(qiáng)，振蕩次數(shù)較多，TI太大，對(duì)系統(tǒng)性能的影響減小。當(dāng)時(shí)間常數(shù)TI合適時(shí)，過渡性能比較理想。 7微分參數(shù)的作用和影響微分控制的作用跟偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)有關(guān)，通過微分控制能夠預(yù)測(cè)偏差，產(chǎn)生超前的校正作用，可以較好地改善動(dòng)態(tài)特性，如超調(diào)量減少，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短，允許加大比例控制，使穩(wěn)態(tài)誤差減小，提高控制精度等。但當(dāng)TD偏大時(shí)，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)。當(dāng)TD偏小時(shí)，同樣超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間也都較

3、大。只有TD取得合適，才能得到比較滿意的效果。 8空載階躍時(shí)的電壓變化9空載階躍時(shí)的V和V10空載階躍時(shí)控制角及其積分11PID控制的實(shí)現(xiàn)控制規(guī)律傳遞函數(shù)12PID控制的數(shù)字實(shí)現(xiàn)PID控制輸出的累加形式控制偏差的增量形式13PID在勵(lì)磁中的實(shí)現(xiàn)比例V=V-RefEf=VKP積分Efavg Efavg EfKI微分EfEf（V(k)-V(k-1)）KD14有功功率的處理（用于PSS）比例PPPavg積分PavgPavgPKI 15穩(wěn)態(tài)誤差的由來及其消除方法穩(wěn)態(tài)誤差的由來截?cái)嗾`差VKPavg= avg+ KIavg+ 當(dāng)KI VKP KI截?cái)嗾`差， avg 、都不再發(fā)生變化穩(wěn)態(tài)誤差的消除方法 av

4、g= avg+ KI1+ VKI216電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)原理根據(jù)發(fā)電機(jī)固有頻率進(jìn)行補(bǔ)償，使之頻譜特性與期望值一致。國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中電力系統(tǒng)穩(wěn)定器整定試驗(yàn)導(dǎo)則要求，需要通過相位補(bǔ)償，使0.22Hz范圍內(nèi)PSS輸出的力矩向量對(duì)應(yīng)軸在超前+10-45。 17PSS補(bǔ)償特性圖18PSS補(bǔ)償特性圖19單輸入PSSKPSS=3，T1=0.09s，T2=0.031s，T3=0.3sT4=0.99s，Tw=2.3s20慣性環(huán)節(jié) 的離散化有x+Tsx=u, 即dx/dt=(u-x)/T令控制周期為h, =h/2, 離散化得到化簡(jiǎn)得到21隔直環(huán)節(jié)和超前滯后環(huán)節(jié)隔直環(huán)節(jié)超前滯后環(huán)節(jié)22單輸入PSS的特點(diǎn)

5、優(yōu)點(diǎn)原理清晰實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單抑制低頻振蕩效果較好 缺點(diǎn)抑制振蕩頻率范圍窄 有功功率的反調(diào)多機(jī)系統(tǒng)中的配合23PSS2A24-4%階躍(動(dòng)模試驗(yàn))P=0.57，t=1s時(shí)給定值由1.08突變?yōu)?.0425三相接地實(shí)驗(yàn)（動(dòng)模試驗(yàn)）V=1.05, P=0.45, t=1s時(shí)發(fā)生三相接地故障，0.2s后故障消失。26線性最優(yōu)勵(lì)磁控制一種多變量PID理論：Ef=KV VK K 實(shí)際：Ef=KV VKP PKF F將來： Ef=KV VKP P K 271%階躍P=0.7, t=1s時(shí)給定值由1突變?yōu)?.01；t=7s給定值由1.01突變?yōu)?.0284PSS試驗(yàn)（PID）294PSS試驗(yàn)（線性最優(yōu)）30自適應(yīng)控制

6、變?cè)鲆孀赃m應(yīng)模型參考自適應(yīng)自校正控制31變?cè)鲆孀赃m應(yīng)預(yù)置幾組控制參數(shù)，運(yùn)行時(shí)根據(jù)一個(gè)或多個(gè)輔助變量的大小選取最合適的一組。具有一定的適應(yīng)能力，實(shí)際仍然是改進(jìn)的定點(diǎn)控制方式。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。32控制器被控對(duì)象變?cè)鲆鏅C(jī)構(gòu)Yrefu33模型參考自適應(yīng)由兩個(gè)環(huán)路組成：內(nèi)環(huán)是調(diào)節(jié)器和被控對(duì)象，外環(huán)為參考模型和自適應(yīng)機(jī)構(gòu)。參考模型經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，性能優(yōu)良。這樣通過自適應(yīng)機(jī)構(gòu)使被控對(duì)象與參考模型之間的廣義誤差最小化，從而達(dá)到被控對(duì)象性能最優(yōu)。能夠很快跟蹤被控對(duì)象的變化。要求零極點(diǎn)對(duì)消，很難保證閉環(huán)穩(wěn)定。參考模型難以設(shè)計(jì)。34模型參考自適應(yīng)（續(xù)）參考模型前饋調(diào)節(jié)器被控對(duì)象反饋調(diào)節(jié)器自適應(yīng)機(jī)構(gòu)uYr廣義誤差e

7、+-35自校正控制通常由辨識(shí)器、控制器參數(shù)設(shè)計(jì)部分和控制器本體三部分組成。這種算法對(duì)同步發(fā)電機(jī)控制過程進(jìn)行實(shí)時(shí)辨識(shí)，并將辨識(shí)參數(shù)代入離散的Riccati方程，實(shí)時(shí)求解最優(yōu)反饋增益，以得到最優(yōu)控制輸出。理論上該控制器能夠保證被控對(duì)象始終保持最優(yōu)性能。36自校正控制（續(xù)）被控對(duì)象辨識(shí)器控制器參數(shù)設(shè)計(jì)控制器+yu037自適應(yīng)與PID控制性能的比較38三相短路實(shí)驗(yàn)39自適應(yīng)勵(lì)磁控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)40非線性魯棒電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 基于多機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，該模型考慮瞬態(tài)凸極效應(yīng)，并計(jì)及了系統(tǒng)中存在的各種不確定性因素的影響；在此基礎(chǔ)上將微分幾何控制理論與線性方法有機(jī)結(jié)合，即采用反饋線性化方法將非線性系統(tǒng)精確線性化，然后應(yīng)用線性控制理論設(shè)計(jì)其魯棒控制律，最