柴油发电机组数字调速系统的设计与分析(2)

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。图 1　 PID控制系统原理框图　　 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 :e(t) =r(t) -c(t) (1 )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 :U(t) …     

基于FPGA广义预测比例-积分-微分控制在特种电源中的应用

针对数字控制的优势及大型超导托卡马克装置(EAST)中性束注入(NBI)系统中高压缓冲器偏置电源(特种电源)的控制要求,推导一种具有比例-积分-微分(PID)控制和广义预测控制(GPC)结构形式的广义预测PID控制(GPCPID)算法。详细介绍数字PID控制器及GPCPID控制器的设计、GPCPID算法的现场可编程门阵列(FPGA)编程实现及Modelsim仿真。实际应用测试表明,GPCPID能较好地应用在开关电源控制领域,在动态响应特性及稳定性方面,GPCPID算法优于PID控制算法。     

基于TDOF MD PID的循环流化床锅炉主蒸汽压力控制系统研究

针对循环流化床(CFB)锅炉燃烧系统所具有的大延迟、大滞后等特性,以主蒸汽压力为被控对象,基于常规PID控制系统,设计了二自由度的模型驱动PID(TDOF MD PID)控制器,分析了燃料量对主蒸汽压力的影响特性。通过仿真试验对TDOF MD PID控制器与常规PID控制器的控制性能进行了对比。结果表明,TDOF MD PID控制器结构简单,参数易于调整,具有很强的鲁棒性和抗干扰性,能够有效地改善控制系统的动态品质。     

基于神经网络优化PID控制的航空整流器

为解决采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)整流器比例积分微分(PID)参数选取困难的问题,利用神经网络算法对该整流器的PID控制器进行优化,设计了一种基于神经网络优化PID控制的航空用整流器,实现了PID控制器控制参数的在线整定。实验结果表明,与采用传统PID控制的整流器相比,利用神经网络优化PID控制器的航空整流器能有效降低谐波,其总谐波畸变率约为5%,达到了设计要求。     

基于遗传算法的同步发电机励磁控制器设计

本文对同步发电机的励磁控制装置采用PID控制,其中比例-积分-微分(PID)控制器参数的最优整定是自动调压系统良好运行的必要条件.因此,采用实编码遗传算法优化PID(Kp、Ki、Kd)控制器参数.在各种工况下,利用遗传算法获得了系统的最优PID增益,并与模糊控制器和Ziegler-Nichols方法进行了性能比较,并在...     

楼宇空调节能控制研究与仿真

风机控制是中央空调系统调节和节能的重要环节。基于空调房间恒温恒湿特征建立定风量(CAV)和变风量(VAV)两种方式下的空调房间数学模型,并设计风机的模糊PID控制策略。在Simulink中分别采用常规PID控制和模糊PID控制进行仿真,结果表明采用模糊PID控制策略的调节时间短、不存在超调现象,变风量方式可节省风机的运行能耗。     

双馈风力发电机变流器前馈二维模糊自整定PID控制

针对双馈风力发电机(DFIG)变流器直流母线电压稳定性问题,采用转子电流空间(综合)矢量模值变化率(dAir/dt)在线修正PID参数的模糊自整定PID方法,建立了基于该控制策略的变流器系统模型,并给出了在电网电压跌落扰动及工作状态切换扰动下,变流器直流母线电压的仿真曲线.结果表明相对于普通PID及普通模糊自整定PID控制器,基于dAir/dt的模糊自整定PID控制器进一步改善了变流器直流母线电压的稳定性,并且该新型控制器具有易于实现,不增加硬件成本的优点,因此,具有很好的工程应用前景.     

一种智能模糊PID在温度控制系统中的应用

针对温度控制系统时变性、非线性、滞后性等特点,设计了一种智能模糊PID(Intelligent Fuzzy PID,IF-PID)控制算法.系统误差较大时采用模糊控制(Fuzzy);误差较小时通过阈值函数切换到微分独立模糊PID(Fuzzy PID,F-PID)控制.利用Matlab的Simulink工具箱建立模型,并做了PID控制、Fuzzy控制以及IF-PID控制仿真对比实验.仿真结果表明,IF-PID在超调量、调节时间等性能指标上都明显优于其他控制算法,具有良好的自适应性和鲁棒性,特别适合时变滞后非线性系统的控制,是一种理想的控制算法.     

基于模糊PID算法的半桥DC/DC控制器的优化设计

针对电压反馈型半桥(VCHB)DC/DC变换器的优化控制问题,提出了一种基于模糊推理理论的新型比例积分微分(PID)控制器。基于模糊PID控制器的工作原理和被控对象变化特征的分析,确定了模糊PID控制器的结构,建立了详细有效的规则库模型,实现了模糊PID参数的在线自整定。通过分析、比较模糊PID控制器与PID控制器对半桥DC/DC变换器控制的软件仿真和硬件电路实验结果,证明了所提新型模糊PID控制器具有改善控制系统的稳定性和自适应性的能力。     

管式PECVD工艺对组件PID的影响研究

以多晶硅电池管式等离子增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)工艺对组件电势诱导衰降(potential induced degradation,PID)的影响为研究对象,进行了实验验证分析,研究结果表明:多层膜比单层膜的抗PID性能好,去除预淀积步骤可以明显改善抗PID性能,膜厚一定时,折射率尤其是接触硅片子层的折射率越高,抗PID性能越好;折射率一定时,膜厚尤其是接触硅片子层膜越厚,抗PID性能越好.通过优化多晶硅电池管式PECVD工艺参数,可以提升组件抗PID性能.     

基于扰动观测器的光伏逆变器鲁棒分数阶PID控制

文中设计了一款基于扰动观测器的鲁棒分数阶PID控制(Perturbation Observer based Robust Fractional-order PID control,PORF-PID)来实现光伏逆变器的最大功率跟踪。将光伏逆变器的非线性、参数不确定性以及未建模动态聚合成一个扰动,并通过滑模扰动观测器(Sliding-Mode Perturbation Observer,SMPO)对其进行在线估计。随后,采用分数阶PID控制(Fractional-order PID control,FPID)对该扰动估计进行实时完全补偿,从而实现不同工况下全局一致的控制性能。由于引入了分数阶控制框架,额外的控制器参数可进一步提高闭环系统的动态响应特性。为验证所提控制器的有效性,文中进行了两种算例研究,即光照强度变化和电网电压跌落。仿真结果表明,PORFPID控制与常规PID控制、FPID控制和反馈线性化控制(Feedback Linearization Control,FLC)相比,能在各类工况下实现最快的动态响应以及最低的超调量。     

超级电容储能系统的无源分数阶滑模控制设计

设计了一款针对超级电容储能(SupercapacitorEnergyStorage,SCES)系统的无源分数阶滑模控制(Passive Fractional-Order Sliding-Mode Control,PFOSMC)。首先,基于SCES系统固有的物理特性,构建储能函数并对其进行分析。随后,保留系统阻尼有益项以改进其动态响应,同时完全补偿系统阻尼无益项以实现全局一致的控制性能。最后,设计分数阶滑模控制(Fractional-Order Sliding-Mode Control, FOSMC)作为附加控制输入,旨在重塑系统能量使闭环系统严格无源,并引入分数阶比例-微分(PDa)滑动平面以增强系统鲁棒性。仿真结果表明,PFOSMC的控制性能与PID控制、基于互联与阻尼配置的无源控制(Interconnection and Damping Assignment Passivity-Based Control, IDA-PBC)和FOSMC相比,其均可在各种工况下实现最好的动态响应和最高的鲁棒性。     

基于模糊分数阶PID的含电动汽车的多能源微电网二次频率控制

为了解决分布式可再生能源间歇性发电和电动汽车接入微电网导致的微电网频率波动问题,针对含电动汽车接入的多能源微电网系统,设计了一种基于模糊自适应理论的分数阶比例-积分-微分(PID)二次频率控制器,通过建立模糊控制规则,结合频率偏差对模糊分数阶PID控制器参数进行实时在线整定.考虑光伏发电和风力发电输出功率波动、电动汽车接入微电网、随机负荷扰动3种不同场景,对所提出的模糊分数阶PID控制方法进行了仿真验证与量化分析.仿真结果表明,相比于传统PID控制器和分数阶PID控制器,所设计的模糊分数阶PID控制器使得系统频率响应振荡减少、超调量明显降低、动态调节时间更短,呈现出更强的抗扰动能力和鲁棒性,对于多能源微电网的二次频率调节具有优良的控制效果.     

永磁同步发电机自适应分数阶变桨距角控制

提出了一款基于扰动观测器的分数阶比例-积分-微分(Perturbation observer based Fractional-order ProportionalIntegral-Derivative, PoFoPID)控制策略,以在永磁同步发电机(Permanent Magnetic Synchronous Generator, PMSG)高于额定风速的工况下,通过变桨距角控制,将发电机输出功率维持在其额定值附近。首先,将PMSG的系统非线性、参数不确定性和未建模动态等聚合为新的扰动,并采用扰动观测器对其进行在线估计。然后,设计分数阶PID控制对该扰动估计进行实时完全补偿,以提高系统动态特性。此外,PoFoPID控制器参数通过群天牛算法寻优获得,避免了常规PID控制参数依赖人工整定的缺陷。斜坡风速、随机风速和参数不确定算例下的仿真结果表明,与矢量控制、基于扰动观测器的PID控制和反馈线性化控制相比,所提PoFoPID控制具有满意的输出功率稳定效果。最后,基于dSpace进行的硬件在环实验(Hardware-in-loop, HIL)验证了所提方法的硬件可行性。     

Boost变换器全分数阶化系统分析与控制性能研究

实际存在的系统大多具有分数阶特性,利用分数阶微积分理论对原系统进行建模能够更加准确地描述系统行为,并且用分数阶PID控制器代替整数阶PID控制器可以获得更好的系统性能。首先利用Oustaloup算法对s0.8进行5阶拟合,进而构建出5阶拟合的分数阶电感电容模型,相比10阶模型得到简化。在建立了Boost变换器的分数阶数学模型基础上,采用分数阶PID控制器形成了电压电流双闭环的Boost变换器全分数阶化系统。利用MATLAB软件对分数阶电路模型、分数阶数学模型以及全分数阶化系统进行仿真。研究结果表明,分数阶模型可以更准确地描述Boost变换器特性,分数阶PID控制的全分数阶化系统具有良好的稳态和动态性能。     

Automatic generation control of multi area thermal system using Bat algorithm optimized PD–PID cascade controller

This article presents automatic generation control (AGC) of an interconnected multi area thermal system. The control areas are provided with single reheat turbine and generation rate constraints of 3%/min. A maiden attempt has been made to apply a Proportional derivative–Proportional integral derivative (PD–PID) cascade controller in AGC. Controller gains are optimized simultaneously using more recent and powerful evolutionary computational technique Bat algorithm (BA). Performance of classical controllers such as Proportional Integral (PI) and Proportional Integral Derivative (PID) controller are investigated and compared with PD–PID cascade controller. Investigations reveal that PI, and PID provide more or less same response where as PD–PID cascade controller provides much better response than the later. Dynamic analysis has also been carried out for the controllers in presence of random load pattern, which reveals the superior performance of the PD–PID cascade controller. Sensitivity analysis reveals that the BA optimized PD–PID Cascade controller parameters obtained at nominal condition of loading, size and position of disturbance and system parameter (Inertia constant, H) are robust and need not be reset with wide changes in system loading, size, position of disturbance and system parameters. The system dynamic performances are studied with 1% step load perturbation in Area1.     

基于尼科尔斯PID设计方法的负荷频率控制

为解决互联水电系统负荷频率控制(load frequencycontrol,LFC)问题,及保持互联电网系统频率、联络线功率及区域控制误差(area control error,ACE)的稳定,根据闭环系统谐振峰值与系统响应最大峰值之间的关系,构建一个与系统参数及控制器参数都相关的优化问题,通过该问题的求解获得控制器参数与系统参数之间的数学关系,针对水轮发电系统非最小相位特性,通过串加比例–微分(proportional-derivative,PD)控制方式降低系统阶次,设计尼科尔斯(Nichols)曲线的比例–积分–微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器。基于模型参数扰动和负荷干扰的仿真结果表明:尼科尔斯PID控制器能快速调整系统频率偏差、联络线功率偏差及ACE为0,具有良好的鲁棒性能和抗负荷干扰性能,系统过渡过程性能明显优于传统PID调节器结果。     

基于遗传算法的永磁同步直线电机PID控制研究

由于永磁同步直线电机系统运行过程中参数摄动和负载扰动等问题的存在,传统 PID控制器无法满足高精度伺服控制系统的要求。设计出一种基于遗传算法(GA)优化的 PID 控制器,并通过 Simulink 对永磁同步直线电机控制系统进行建模和仿真实验。仿真和实验表明,采用 GA优化的PID控制器与传统的 PID控制器在指定速度和负载扰动条件下相比,具有更好的动态稳定性和跟踪性能,能有效抑制参数摄动的影响并对负载扰动具有较强的鲁棒性,实验结果也证明了方案的有效性和可行性。     

Adaptive sliding-mode voltage control for inverter operating in islanded mode in microgrid

Harmonic current caused by nonlinear loads and parametric variations of output filter of inverters make popular proportional–integral–derivative (PID) voltage controller far beyond excellent performance in case of microgrid operating in islanded mode. Motivated by this limitation, this paper proposes an adaptive sliding-mode controller (ASMC) to enhance disturbance-rejection performance of control system of islanded parallel inverters. And adaptive algorithms are designed to observe external disturbances and internal perturbation so as to guarantee the globe robustness of control system of inverter. The switching gain of control input is designed to be a time-varying value which effectively reduces undesirable chattering of control input signal. Simulating and experimental results are presented that the total harmonic distortion, chattering, and steady-state error of output voltage of islanded parallel inverters are effectively reduced and the dynamic performances and the capability of perturbation rejection of control system of inverter are effectively enhanced.     

自抗扰控制及其在DC-DC变换器中的应用

本文将自抗扰控制引入DC-DC变换器中,详细介绍了自抗扰控制器的原理和结构,并提供了调制Buck-Boost DC-DC变换器的仿真参数及硬件电路实验.通过对该变换器模型参数改变和外部扰动的仿真和实验研究,证明自抗扰控制对电力电子变换器这类非线性系统和不稳定对象具有良好的控制效果,对其外扰及对象模型参数的变化具有良好的适应性和鲁棒性.此方法不仅克服了经典PID控制的缺点,又保留了其结构简单,鲁棒性强的优点,是一类很有发展前景的控制策略.