[發明專利]一種抑制調壓室引起被控參數低頻波動的PID控制方法

有效

• 申請號: 201910657069.4
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110486219B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 門闖社;南海鵬;郭鵬程;羅興锜;劉振
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: F03B15/12
• 分類號: F03B15/12
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 杜娟

本發明公開了一種抑制調壓室引起被控參數低頻波動的PID控制方法，在傳統PID調速器模型的基礎上，包括如下步驟：采用傅里葉級數從被控參數測量信號i(k)中提取被控參數主波信號i_m(k)，將其輸入至PID控制器，得到PID輸出值y_PID(k)；采用傅里葉級數從水頭信號中提取水頭基波信號h_t(k)，并將其輸入至基波附加控制器中，得到水頭附加控制值y_a(k)，然后與PID輸出y_PID(k)疊加后作為PID調速器的輸出信號y_out(k)。能使調壓室引起的機組頻率、功率、水頭等被控參數波動迅速衰減，有效提高系統調節品質及穩定性。

技術領域

本發明屬于水輪機調節方法技術領域，涉及一種抑制調壓室引起被控參數低頻波動的PID控制方法。

背景技術

含調壓室引水系統的水力發電機組在調節過程中常出現機組頻率、功率、水頭等參數低頻率波動的現象，通常認為該波動由調壓室與水庫之間周期性水體輸運引起，且各參數波動周期相同，通常在幾十秒至幾百秒之間。目前，常規PID調速器對機組頻率、功率、水頭等參數低頻率波動的抑制作用較小，當該波動劇烈時對機組調節品質造成明顯影響，甚至造成機組調節過程不穩定等問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種抑制調壓室引起被控參數低頻波動的PID控制方法，解決了現有技術中存在的PID調速器無法有效抑制調壓室引起的被控參數低頻波動問題。

本發明所采用的技術方案是，一種抑制調壓室引起被控參數低頻波動的PID控制方法，包括如下步驟：

步驟1、采用傅里葉級數從被控參數測量信號i(k)中提取被控參數主波信號i_m(k)，將其輸入至PID控制器，得到PID輸出值y_PID(k)；

步驟2、采用傅里葉級數從水頭信號中提取水頭基波信號h_t(k)，并將其輸入至基波附加控制器中，得到水頭附加控制值y_a(k)，然后與PID輸出y_PID(k)疊加后作為PID調速器的輸出信號y_out(k)。

本發明的特點還在于：

步驟1具體包括：

步驟1.1、根據傅里葉級數得到調壓室引起的被控參數振蕩基波過程為：

采用和式代替積分，對式(12)進行離散，得到被控參數基波信號i_b(k)：

其中，k為采樣次數，ΔT為采樣周期，N為1周期內的采樣次數，T_b為調壓室引起的被控參數振蕩周期，t為時間，a₁為余弦分量系數，b₁為正弦分量系數，j為計數器；

步驟1.2、由被控參數測量信號i(k)減去被控參數基波信號i_b(k)得到被控參數主波信號i_m(k)：

i_m(k)＝i(k)-i_b(k) (14)；

其中，在PID調速器工作在頻率模式時，被控參數i為機組頻率x，PID調速器工作在功率模式時，被控參數i為機組功率p；

步驟1.3、將被控參數主波信號i_m(k)輸入至PID控制器進行比例、積分、微分運算，得到PID輸出值y_PID(k)：

y_PID(k)＝f_PID[i_m(k)] (15)；