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1、第23卷第6期水力发电学报Vol.23No.62004年12月JOURNALOFHYDROELECTRICENGINEERINGDec.,2004PID算法对水轮机调节系统的稳定域影响南海鹏,贾嵘,邵文权(西安理工大学水电学院,西安710048)摘要:本文提出一种改进的水轮机微机调速器PID控制算法,并建立了采用原始PID算法和改进PID算法的水轮机调节系统的离散数学模型,给出了调节系统的稳定域边界控制方程,并对两种PID算法的调节系统稳定域进行了分析比较。结果表明,改进PID算法消
2、除了延时环节引起的误差,比原始PID算法的精度高,运算速度快;采用改进PID算法较采用原始PID算法的调节系统稳定域大。关键词:水轮机调节系统;稳定域;PID算法;边界控制方程中图分类号:TK7304文献标识码:AInfluenceofPIDalgorithmonstabilitydomainofhydroturbinegoverningsystemNANHaipeng,JIARong,SHAOWenquan(SchoolofWaterResourcesandHydropower,XianU
3、niversityofTechnology,Xian710048)Abstract:AkindofimprovedcontrolalgorithmformicroprocessorbasedonPIDgovernorofhydroturbineispresentedinthispaper.ThemathematicalmodelsofthehydroturbinegoverningsystemsareestablishedbypreliminaryPIDalgorithmandimprove
4、dPIDalgorithmrespectively.Fromanalysisoftheboundarycontrolequationsofthesystemandthestabilitydomain,itprovesthattheimprovedPIDalgorithmeliminatestheerrorscausedbythedelayingunitwithhighercalculationaccuracyandfastercalculationspeed,andthestabilitydomai
5、noftheimprovedPIDalgorithmiswiderthanthatofthepreliminaryPIDalgorithm.Keywords:hydroturbinegoverningsystem;stabilitydomain;PIDalgorithm;boundarycontrolequations1简述随着现代计算机技术和微电子技术的迅速发展,水轮发电机组控制的核心部件之一调速器,无论是硬件上还是控制策略上都得到了很大的发展。目前,水轮机微机调速器以可靠的硬件结构,灵活的控
6、制策略,方便的控制程序等诸多优良性能正逐步取代传统的模拟式电液调速器。水轮机微机调速器是用软件实现控制规律的,而控制算法则是软件设计的基础,其精度与速度直接影响调节系统的稳定和调节品质的优劣。因此,建立与控制规律相适应的控制算法尤其重要。现在国内水轮机微机调速器PID算法中,为避免迭代运算,均用上一采样时刻接力[1]器行程代替本时刻之值,从而引起PID调节算法速度慢、误差大、甚至在某些调节结构时不稳定等。本文提出一种改进型PID控制算法,克服了接力器采样延迟,并在此基础之上,建立采用原始PID算法和
7、改进PID算法的水轮机调节系统的离散数学模型,进行调节系统的稳定分析,找出了采用不同PID算法的离散调节系统稳定域的变化规律和特点,从而为水轮机调节系统的调节参数整定提供有益的理论依据。2原始PID算法与改进PID算法的微机调节器的数学模型采用原始PID算法和改进PID算法的微机型调节器框图如图1、图2所示。收稿日期:20040323作者简介:南海鹏,1963年生,男,西安理工大学教授18水力发电学报2004年图1采用原始PID算法的调节器框图图2采用改进PID算法的调节器框图F
8、ig.1StructureofgovernorbasedonpreliminaryPIDalgorithmFig.2StructureofgovernorbasedonimprovedPIDalgorithm由图1可得:Ty(k)=y(k-1)+KP[e(k)-e(k-1)]+KI[ei(k)+ei(k-1)]+2KD[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)](1)T其中:ei(k)=e(k)-bpy(k-1)TTTKDy(k)=(1-bPKI)y(k-1)-bP
