1/4發(fā)電機(jī)組汽門的新型非線性PID控制器設(shè)計(jì)朱發(fā)國(guó)姚玉斌陳學(xué)允摘要文章基于非線性跟蹤微分器、非線性度變換以及PID校正的思想，構(gòu)造了一種新的非線性PID控制結(jié)構(gòu)。該方法解決了一般非線性PID控制器參數(shù)整定的難題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，魯棒性強(qiáng)，又克服了由于常規(guī)PID受模型線性化的限制而使穩(wěn)定范圍變小，微分信號(hào)提取困難等缺陷。數(shù)值仿真結(jié)果表明，該非線性PID控制器控制品質(zhì)好，有利于提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞汽門控制非線性PID控制跟蹤微分器非線性度ANEWNONLINEARPIDVALVECONTROLLEROFGENERATORZHUFAGUOYAOYUBINCHENXUEYUNHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYHARBIN，150001CHINAABSTRACTTHISPAPERPROPOSESANEWNONLINEARPIDMODELOFVALVECONTROLLERBASEDONNONLINEARTRACKINGDIFFERENTIATOR，NONLINEARNORMANDPIDADJUSTORTHENEWCONTROLLERISASSIMPLEANDEASYTOREALIZEASTHELINEARPIDCONTROLLER,ANDEXISTS2/4BETTERRESPONSEANDROBUSTNESSTHANTHATINLINEARPIDCONTROLLERDIGITALSIMULATIONRESULTINDICATESTHATTHENEWNONLINEARCONTROLLERISSATISFIEDFORIMPROVEMENTOFPOWERSYSTEMSTABILITYKEYWORDSVALVECONTROLNONLINEARPIDCONTROLLERTRACKINGDIFFERENTIATORNONLINEARNORM1引言發(fā)電機(jī)的汽門控制是提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的一種直接有效的方法。盡管現(xiàn)代控制理論已有相當(dāng)發(fā)展，各種控制結(jié)構(gòu)也應(yīng)運(yùn)而生，但由于其對(duì)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的要求較高而使其應(yīng)用受到了較大的限制。在控制領(lǐng)域中，經(jīng)典PID控制方式目前仍然被廣泛使用。電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的大規(guī)模非線性系統(tǒng)，強(qiáng)非線性和結(jié)構(gòu)的多變性是其兩個(gè)主要特點(diǎn)。常規(guī)PID控制器無(wú)法滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制的要求。文獻(xiàn)1基于非線性跟蹤微分器和非線性組合的思想，設(shè)計(jì)了具有強(qiáng)魯棒性和非線性適應(yīng)能力的非線性PID控制器，在應(yīng)用中顯示了很好的效果，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，參數(shù)意義不很明確，整定較為困難。本文針對(duì)原非線性跟蹤微分器產(chǎn)生跟蹤超調(diào)和非線性組合參數(shù)整定困難的缺陷，給出了其改進(jìn)模型，并運(yùn)用于發(fā)電機(jī)汽門控制，獲到了較好的效果。2非線性PID控制器3/4非線性跟蹤微分器在實(shí)際控制過(guò)程中，控制所需信號(hào)往往是不連續(xù)或不可微的，或在噪聲的干擾作用下，信號(hào)變得不連續(xù)或不可微，給PID控制品質(zhì)的提高造成很大的障礙，非線性跟蹤微分器在積分作用下跟蹤信號(hào)及其微分信號(hào)，成功地解決了這一問(wèn)題。文獻(xiàn)1提供了二階跟蹤微分器的結(jié)構(gòu)1式中R為一大于零的常數(shù)?？梢宰C明，對(duì)式（1）輸入一信號(hào)VT，它將產(chǎn)生兩個(gè)狀態(tài)信號(hào)X1T和X2T，其中X1T跟蹤輸入信號(hào)VT，即X2T為輸入信號(hào)VT的廣義微分信號(hào)。令為該跟蹤微分器的開關(guān)平面函數(shù)。為了防止在S0附近出現(xiàn)高頻顫振現(xiàn)象，式（1）在開關(guān)平面函數(shù)上設(shè)置了線性飽和區(qū)間，。在仿真和分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，開關(guān)平面進(jìn)入線性區(qū)后，X2的變化速度將大大減緩，若系統(tǒng)正處于快速跟蹤階段（即X2較大時(shí)），跟蹤過(guò)程將產(chǎn)生較大的超調(diào)。因此，在開關(guān)平面函數(shù)中引入了罰函數(shù)EX2，得改進(jìn)后的跟蹤微分器結(jié)構(gòu)為4/42式（2）中R決定了系統(tǒng)的跟蹤速度，其值取R4CT2T，C為被跟蹤信號(hào)幅值，TT為跟蹤微分器的跟蹤時(shí)間常數(shù)，一般小于被跟蹤信號(hào)周期T0的倍。若被跟蹤信號(hào)為非正弦信號(hào)，則可通過(guò)傅立葉分析大致得到C和T0T0應(yīng)取最高次諧波的周期值）。越大，抵御干擾的能力越強(qiáng)，但也增大了干擾信號(hào)衰減振蕩的周期，因此一般可視開關(guān)平面函數(shù)S所受干擾的大小，在滿足抗干擾情況下取較小的整定值。非線性度變換非線性