串联--并联PID.doc

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,%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5—10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