柴油发电机组数字调速系统中PID控制参数整定

数字PID控制参数整定的任务主要是确定数字PID的参数KP、T1、TD和T。对于简单控制系统，可采用理论计算方法确定这些参数。但由于柴油机调速系统的工况较为复杂，其数学模型并非十分精确，在此，采用工程整定常用的扩充临界比例带法，结合经验法再对参数进行调整，得到最终的PID参数。（1）采样周期T的选择在数字控制系统中，采样周期T是一个比力重要的因素，采样周期的拔取，应与PID参数的整定综合考虑。首先，采样周期T的拔取应满足以下要求：远小于对象扰动周期；比对象时间常数小得多；尽量缩短采样周期，以改善调节品质。该系统中，PID调节控制过程是在按时中断状态下完成的，因此，采样周期T的大小必需包管中断办事程序的正常运行。在不影响中断程序运行的情况下，可取采样周期T＝0．1τ（τ为柴油机的纯滞后时间）。傍边断程序运行时间Tz大于0．1τ时，则取T＝Tz，采样周期可按下式确定：（2）临界振荡周期Ts的确定初始确定数字PID参数时，在用上述方法确定采样周期T的条件下，从调速系统的PID调节回路中，去掉数字控制器的微分控制作用和积分控制作用，只采用比例调节环节来确定系统的振荡周期Ts和临界比例系数Ks。由单片机系统自动控制比例系数KP，并逐渐增大Kp，直到系统出现持续的等幅振荡，然后由单片机系统自动记录并显示调速系统发生等幅振荡时的临界比例度δ和相应的临界振荡周期Ts。式中Ks——等幅振荡时的临界比例系数（3）控制度的选择控制度就是以模拟调节器为基础，定量衡量数字控制系统与模拟调节器对同一对象的控制效果。控制效果就是采用某一积分准则，按照系统在规定的输入下的输出响应，使用该准则取最小值时的最式中，下标DDC和ANA别离表示直接数字控制和模拟调节器控制。如前所述，采样周期T的长短会影响系统的控制品质，同样是最佳整定，数字控制系统的品质要低于模拟系统的控制品质。即控制度总是大于1的，且控制度越大，相应的数字控制系统品质越差。为获得与模拟控制器相当的品质，控制度选为1．05。不同控制度时，扩充临界比例带法PID参数计算公式见表1。（4）KP、K1、KD、T的求取按照实验所得Ks和Ts及选定的控制度，按表1计算出数字PID参数Kp、T1、TD和T。（5）控制效果的调节按求得的参数值在调速控制系统中运行，并不雅察控制效果。如控制效果达不到控制要求，可基于以下原则，按照经验法对参数做适当调整。①增大比例系数Kp，将加快系统的响应速度，但过大会使系统产生较大超调，甚至产生振荡。②增大积分时间T1，有利于减小超调，减少振荡，使系统更加不变，但会增加系统过渡过程时间。③增大微分时间常数TD有利于加快系统的响应，使超调减小，不变性增加，但系统对扰动的按捺能力减弱，对扰动有较敏感的响应。基于上述原则，调整PID参数时，应先比例、后积分、再微分进行调整。