文档介绍：通过 TMS320LF2407 先对柴油发电机组建立速度控制调速系统的PID 模型, 因为PID 控制简单方便, 不需要精确的系统模型, 目前还是工业中用得最广泛的工业控制器, 就采用PID 控制方法, 再根据建立的系统模型后用 MATLAB 的SIMULINK 进行仿真研究。建立的调速模型可以选择采用不同的控制方法, 通过比较采用常规PID、变积分PID 控制、不完全微分PID 控制和模糊PID 控制的不同效果。下面是不同参数对系统动态过程品质的影响的研究。
1 面向 Simulink 数字调速系统框图
在建立了柴油发电机组调速系统的各模型后, 就可用 MATLAB 的Simulink 工具建立基于常规PID 控制, 变速积分PID 控制, 不完全微分PID 控制和模糊PID 控制的调速系统框图。
常规PID 控制
首先看常规PID 控制, 下面是它的系统仿真框图, 如图1 所示:这是最常规采用的PID 控制系统图, 通过对真实控制系统绘制仿真框图, 观察采用常规PID控制效果。
不完全微分PID 控制
下面是不完全微分PID 控制系统仿真框图,如图 2 所示: 图 2 不完全微分PID 控制系统仿真框图这是在常规PID基础上进行了不完全微分, 这是用来改善它的控制功能, 取得更好的控制效果。
变速度积分PID 控制
下面是变速度积分PID 控制系统仿真框图,如图 3 所示。
模糊PID 控制
自适应模糊PID 控制是将自适应控制的思想和常规PID 控制器结合, 吸收了自适应控制和常规PID 控制的优点。首先它具备自适应能力,能够自动识辨被控过程参数、自动整定控制参数, 能够适应被控过程模型参数的变化; 其次它又具有常规PID 控制器结构简单、鲁棒性强、可靠性高的优点。这使得自适应PID 控制成为过程控制中一种较为理想的控制方法。
如果用模糊控制箱设计出模糊控制器, 再在Simulink 中建立系统仿真模型, 把模糊控制器模块和我们设计的 FIS 结构连接起来, 就可以对它进行仿真研究了, 系统仿真框图的建立关键是对PID 三个参数 Kp,Ki,Kd 的整定, 这必须考虑到不同时刻三个参数的相互作用和它们之间的关系。
下面从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等各方面来考虑 Kp,Ki,Kd 的作用, 建立模糊规则表。
(1) 比例系数 Kp 的作用是加快系统的响应速度, 提高系统的调节精度。Kp 越大, 系统的响应速度越快, 系统的调节精度越高, 但容易产生超调, 可能会导致系统不稳定。Kp 取值过小, 会降低调节精度, 使响应速度变慢, 延长调节时间,使系统动态和静态特征变坏。
(2) 积分作用系数 Ki 的作用是消除系统的稳态误差。Ki 越大, 系统的静态误差消除越快, 但Ki 过大, 在响应过程的初期会产生积分饱和现象, 从而引起响应过程的较大超调。但 Ki 过小会使系统的静态误差难以消除, 影响系统的调节精度。
(3) 微分的作用系数 Kd 的作用是改善系统的动态特征, 其主要作用是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化, 对偏差变化进行提前预报。但 Kd 过大, 会使响应过程提前制动, 延长了调节时间, 而且会降低系统的抗干扰性能。下面是进行模糊控制PID 控