基于模煳PID控制的同步发电机励磁控制系统仿真研究

第35卷 第19期 继电器 Vol.35 No.19 2007年10月1日 RELAY Oct. 1, 2007

基于模糊PID控制的同步发电机励磁控制系统仿真研究

金岫, 邓志良, 张鸿鸣

(江苏科技大学电子信息学院, 江苏 镇江 212003)

摘要:随着电力系统的发展,常规PID励磁控制器已经不能满足系统运行的动态和静态性能要求,为了克服常规PID控制器的缺点,设计了一种新型的模糊PID控制器,即将常规的PID控制与模糊控制优点相结合。分析了同步发电机的励磁控制系统的数学模型和模糊PID控制器的结构、工作原理和作用,并运用Simulink对模糊PID控制器和常规PID控制器分别在同步发电机励磁系统中进行仿真,结果表明,模糊PID控制器具有更好的控制特性,对进一步应用研究具有较大的参考价值。 关键词: PID控制; 模糊控制; 励磁

Simulation of synchronous excitation controller based on fuzzy-PID control

JIN Xiu, DENG Zhi-liang, ZHANG Hong-ming

(School of Electronics and Information, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China)

Abstract: With the development of power system, routine PID controller could not satisfy the requirement of systemic dynamic and static performances. In this paper, in order to overcome the shortcoming of routine PID controller, a new kind of fuzzy-PID controller is designed. The new fuzzy-PID controller combines the advantages of routine PID controller and fuzzy logic controller. The mathematical model of synchronous excitation system and the architecture, principle and function of the fuzzy-PID controller are analyzed. And the application of the routine PID controller and fuzzy-PID controller in synchronous excitation system are studied with Simulink. The results show that the fuzzy-PID controller gives a better control performance and has reference value in the further applied research. Key words: PID controller; fuzzy controller; excitation 中图分类号: TP273 文献标识码: A 文章编号: 1003-4897(2007)19-0013-03 

0 引言

常规的PID控制器结构简单,具有一定的鲁棒性,容易实现,稳态无静差,控制精度高,能满足工业过程的要求。但是,实际上,大多数工业过程不同程度的存在非线性、大滞后、参数时变性和模型不确定性,因而普通的PID控制器难以获得满意的控制效果。而模糊控制不依赖于被控对象的数学模型,且设计算法简单、易于实现、适应性强。因此,为了克服传统PID控制器的缺点,本文将模糊控制与PID控制结合起来进行仿真,给出了同步发电机的励磁控制系统的仿真结果。

系统的开环、闭环传递函数的分析,所以本文采用简化的传递函数来表征系统各个组成部分的数学模型。 1.1 同步发电机传递函数

假设该系统中的发电机的双输出绕组是严格同步变化的,在不考虑发电机磁路的饱和特性时,同步发电机的传递函数可以简化为以下一阶滞后环节:

KG

GG(s)= '

1+Td0s式中:KG为发电机的放大系数,Td0为其时间常数,忽略发电机磁场饱和现象。 1.2 电压测量单元

电压测量完成励磁同步发电机输出电压到数字控制器输入信号的转化,其中整流滤波电路略有延时,可用一阶惯性环节来近似描述,因此,测量比较单元的传递函数可用下式表示:

KC

GM(s)=

1+TRs式中:KC为电压传感器的输入输出的比例,TR为滤

'

1 励磁系统的数学模型[1]

由于模糊逻辑控制不需要精确地控制对象的数学模型,而本文中的励磁同步发电机系统恰恰符合这一点,在应用模糊逻辑之前,有必要分析系统中各个环节的工作原理,得出其传递函数,从而完成

基金项目:江苏省高校自然科学基金(02KJD510003)

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