串联--并联PID.doc

PID控制的原理和特点 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象?或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。并联PID模型与串联PID有什么不同及优缺点?PID就是按照偏差进行比例P、积分I和微分D进行控制计算，是连续系统控制中技术成熟、应用最为广泛的技术。P调节可以减小控制系统惯性时间常数，但同时使得系统的稳定性下降，而且不能消除稳态误差；I调节可以消除稳态误差；D调节可以提高控制系统的稳定性，相应可以增加比例调节放大倍数。在励磁控制系统中，应用电压偏差PID调节可以达到： 1)稳态时有较大的放大倍数，使机端电压接近恒定， 调节精度达0.5%以内，从而有较大的小干扰稳定极限； 2)暂态时有较小的放大倍数，以避免超调和振荡。实现PID调节有两种方式，一种称为并联PID，一种称为串联PID。所谓并联PID，就是对于一个偏差分别进行P、I、D计算，然后叠加输出。无论是在微分方程，还是在传递函数，以及离散系统差分方程上，其控制输出都是这三种计算的结果的相加，如下图所示。并联PID调节，称为理想PID调节。 所谓串联PID，就是对于一个偏差先进行P计算，然后进行I计算，最后进行D计算。早期励磁调节器采用模拟电路，因为在模拟电路中，由于不存在理想的电容和电感，无法实现理想的积分和微分运算，所以无法采用理想PID控制，而代之以下述串联式 PID。这里，Kp表示直流增益，用于确定调节器的调压精度，经过积分带宽控制时间常数Tb1、积分时间常数Tc1确定的积分区段，在中频区表现为暂态增益降低的比例增益Kr，以提高系统的暂态稳定性，Tc1可取发电机励磁回路时间常数，Tb1约为Tc1的510倍；通过微分时间常数Tc2和微分带宽控制时间常数Tb2确定的微分区段，在高频区表现为微分增益抑制的高频增益Kh，用于防止高频杂散信号对微分环节的干扰。在具有励磁机的励磁系统中，微分区段主要用于补偿励磁机滞后对增益和相位裕度的影响，以提高调节系统的稳定性，Tc2可取励磁机时间常数，Tb2约为Tc2的15110。Kp与大信号调节性能有关，当机端电压降低至额定值的80%时，Kp的最小值应保证不至于在所处频段对强励顶值形成限制。比较上述两种PID的传递函数，并联PID是三个量相加，串联PID是三个量相乘。由于计算机的出现，并联和串联PID都可以采用，只是计算方法上不同而已。至于为什么有的并联，有的串联，主要与控制系统的时间常数有关系，即与控制器的快慢有关，对于快速的励磁系统即可并联又可以串联，一般是计算传统的延续。比如ABB一直沿用串联PID，而南瑞原来并联，现在也可以串联，可以切换选择。既然是切换选择，可见计算结果是一致。对于慢速控制系统，比如发电机调速器，现在一