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PID控制器参数整定及其在逆变控制上的应用

安芳  
【摘要】:PID控制器发展至今,控制理论的发展经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论3个阶段。PID控制,由于其结构简单、工作可靠、鲁棒性好、在工程上易于实现且有效,被广泛应用于工业过程控制中。 本文首先阐述了PID控制器的常用参数整定方法。针对PI控制器的参数整定通常采用归一参数法和试凑法,很难得到优化的整定参数的问题,本文提出了一种快速且有效的基于四维数据可视化算法的PI控制器参数整定方法。运用可视化方法将Bode图形簇体现在四维可视化幅频特性图和相频特性图里,可直接观察kp,ki与幅频特性和相频特性的关系。该方法可间接地将幅值裕度和相角裕度表现在频域特性里,通过观察频域特性的变化来达到整定的目的。仿真实例表明该方法适用于低阶或高阶被控对象,得到了比较满意的效果,阶跃响应验证该方法的正确性。 然后分析了单相SPWM逆变器的工作原理,并建立其数学模型,在此基础上推导出逆变系统的状态方程和传递函数,得出系统结构图,并对系统模型结构进行仿真。仿真结果表明,波形畸变较大,THD值偏高。为此,本文引入电压、电流反馈,将可视化算法应用到单相逆变器的设计中,采用PI控制对输出电压反馈进行控制。仿真结果表明,在PI双闭环控制下,单相SPWM逆变器输出电压、电流波形较好,动、静态性能较好,THD值较低。 接着对单相不控整流电路中电感后置与前置电路就稳态和瞬态分别作了分析,并推导出了数学模型。 最后是对本文的总结和展望。


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