水電機(jī)組PID型調(diào)速器設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)課件

1、淮 陰 工 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）作 者:張 偉學(xué) 號(hào)：學(xué) 院:自動(dòng)化學(xué)院專 業(yè):電氣工程及其自動(dòng)化題 目:指導(dǎo)者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))評(píng)閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))2017年6月 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要 當(dāng)今我國的能源結(jié)構(gòu)在一天一天的改變，人類對(duì)能源的需求不斷增加，水電業(yè)的發(fā)展將成為我國解決能源問題的一個(gè)根本方面。水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)綜合系統(tǒng)，里面包含著機(jī)、電、液三部分。水輪機(jī)調(diào)速器在水電業(yè)扮演著一個(gè)重要的角色，是水電廠發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的非常重要的控制設(shè)備，它是機(jī)組安全穩(wěn)定的運(yùn)行根本。了解掌握此系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，提高水輪機(jī)的調(diào)節(jié)性能，一直關(guān)乎著水電領(lǐng)域的發(fā)展。

2、現(xiàn)階段無論是國外還是國內(nèi)絕大部分的水輪機(jī)調(diào)速器都依舊采用的是PID或PI型調(diào)節(jié)規(guī)律。能夠有效合理的選擇PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)時(shí)，才能夠使水輪發(fā)電機(jī)能夠安全的穩(wěn)定的運(yùn)行，而且也會(huì)改善水電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。 本文在一開始主要闡述了水輪機(jī)的發(fā)展趨勢、國內(nèi)外的現(xiàn)狀和調(diào)速系統(tǒng)的相關(guān)簡介，分析了其調(diào)節(jié)特點(diǎn)。通過水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的簡單模型能夠讓我們更加清楚地把握其大致的運(yùn)行規(guī)律。本文我將在SIMULINK搭建水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，接著通過此軟件建立其各個(gè)部件的模型結(jié)構(gòu)，通過MATLAB平臺(tái)得出一系列的仿真結(jié)果。 關(guān)鍵詞 水輪機(jī)調(diào)速器，PID調(diào)節(jié)，模型，仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要Title Design

3、of hydro turbine PID governor AbstractChina's energy structure in the changes from day to day, Human demand for energy is increasing today, the development of hydroelectricity will become a fundamental aspect to solve the problem of energy in our country.Hydraulic turbine regulating system is an

4、 integrated system of set machine, electricity and fluid.Hydraulic turbine governor plays an important role in the hydropower industry, and it is a very important control equipment for the stable operation of the hydropower station.Understanding of the operation of the system to improve the regulati

5、on of water turbine performance, has been related to the development of water and electricity. At present, most of the hydraulic turbine governor at home and abroad are still regulated by the PID or PI type.The PID regulator parameters can be effectively selected, which can make the hydro generator

6、operate safely and stably, and can improve the dynamic quality of the system. This paper mainly expounds the development trend of hydraulic turbine and the status quo of domestic and abroad and the speed regulating system.Through the simple model of the speed governing system of the hydropower plant

7、, we can grasp its general operating rules more clearly.In this paper I will in Simulink to build hydro turbine regulating system, then a governor, with the dynamic system, turbine, pressure water diversion pipeline, the generator and load model structure, through the MATLAB platform that a series o

8、f simulation results.Key words hydraulic turbine governor, PID regulation, model, simulation淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第頁 共頁目 錄1 緒論11.1 引言11.2 水電機(jī)組PID型調(diào)速器的發(fā)展及現(xiàn)狀11.3 調(diào)節(jié)特點(diǎn)21.4 本課題的研究任務(wù)及要求31.5 本章小結(jié)42 水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的分析與建模42.1 水電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)各模塊組成42.1.1 液壓隨動(dòng)系統(tǒng)52.1.2 壓力引水系統(tǒng)62.1.3 水輪機(jī)62.1.4 發(fā)電機(jī)82.2 PID介紹92.3 MATLAB平臺(tái)簡介 103 水

9、電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID控制原理及參數(shù)分析123.1 PID控制原理123.2 PID調(diào)節(jié)在水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的作用123.3 PID參數(shù)整定分析133.4 本章小結(jié)144 水輪機(jī)調(diào)速器的智能控制以及仿真設(shè)計(jì)144.1 智能控制策略144.2 基于MATLAB的仿真流程圖154.3 基于MATLAB的仿真結(jié)果164.3.1對(duì)PID增益環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)試調(diào)試25全文總結(jié)與展望28致 謝29參 考 文 獻(xiàn)30第 30 頁 共 30頁淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 1 緒論1.1 引言我國有著大量的水資源, 因而我國有著得天獨(dú)厚的水能資源條件。全面有效的利用好水能資源，為國家的水電業(yè)做出杰出貢獻(xiàn)正是當(dāng)前我國需

10、要解決的。但是目前我國水能資源的利用率非常低,因而水力發(fā)電有著很大的前景。利用水力發(fā)電已經(jīng)有著悠久的歷史,其在建設(shè)技術(shù)、水力發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)和輸電領(lǐng)域的技術(shù)已經(jīng)慢慢趨于成熟,其中它的單位體積的容量也在不斷增加。水力發(fā)電成本低,可靠性高,因而發(fā)展非常迅速。將水能轉(zhuǎn)化成電能的動(dòng)力裝置稱為水輪發(fā)電機(jī)組。其有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：低廉的成本、較高的效率、無污染以及便于高效的綜合利用。其中，水輪機(jī)是將水能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的，發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的。在電站中水輪機(jī)是非常重要的，其通過發(fā)電機(jī)組使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。將水輪機(jī)最優(yōu)化，才會(huì)提高水電站的效率。水輪機(jī)的性能的優(yōu)良,結(jié)構(gòu)的完善,直接影響水電事業(yè)的發(fā)展。進(jìn)行水輪機(jī)

11、的論文研究，考慮水輪機(jī)性能、效率、成本等，對(duì)我們是一種重新學(xué)習(xí)和總結(jié)的過程。通過此課題的研究，能夠使得我們更進(jìn)一步的對(duì)以前所學(xué)的進(jìn)行復(fù)習(xí)與鞏固，然后將書本上的知識(shí)運(yùn)用到到此次的課題研究中來，能夠高效率的完成論文的書寫，同時(shí)運(yùn)用到實(shí)際的工況中，這就對(duì)我們將來走向工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.2 水電機(jī)組PID型調(diào)速器的發(fā)展及現(xiàn)狀實(shí)現(xiàn)水電機(jī)組的調(diào)節(jié)及相應(yīng)控制的機(jī)構(gòu)和指示儀表等組成的一個(gè)或幾個(gè)裝置的總稱為水輪機(jī)調(diào)速器。水輪機(jī)控制系統(tǒng)的核心是水輪機(jī)調(diào)速器，它可大致分為以下這幾種：電氣頁壓調(diào)速器、機(jī)械頁壓調(diào)速器和數(shù)字式電頁調(diào)速器（微機(jī)調(diào)速器）等。為了水電業(yè)的建設(shè)發(fā)展，水輪機(jī)調(diào)速器的發(fā)展是必不可少的。當(dāng)時(shí)的

12、調(diào)速器大多數(shù)都只是機(jī)械液壓調(diào)速器，它只能夠滿足自帶負(fù)荷的和在中型和小型電網(wǎng)中工作的水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)的需要。機(jī)械液壓調(diào)速器的靜態(tài)特性較好，有著較好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，較高的可靠性。當(dāng)機(jī)械液壓調(diào)速器通過自有的方法進(jìn)行測量、信號(hào)處理和平穩(wěn)調(diào)節(jié)的功能面對(duì)大機(jī)組、大電網(wǎng)需要靈敏度高、性能高和便于實(shí)現(xiàn)水電站自動(dòng)化等各項(xiàng)要求時(shí)就會(huì)露出各種缺點(diǎn)。所以現(xiàn)今往往只有中型機(jī)組和小型機(jī)組仍采用機(jī)械液壓調(diào)速器。于70年前在瑞士誕生了世界上第一臺(tái)電氣液壓型調(diào)速器。大概10年以后，電氣液壓調(diào)速器逐漸成為各個(gè)機(jī)組應(yīng)用的主流。一步一步的走來，光從采用的元件來看它又經(jīng)歷了大概四個(gè)發(fā)展階段?，F(xiàn)在它的調(diào)節(jié)規(guī)律基本上就是比例、積分、微分型(

13、PID)比較普遍，而且實(shí)用、簡單。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的大力發(fā)展，對(duì)各種性能、功能的硬性要求，在此的幾十年后水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器已經(jīng)開始得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)很少生產(chǎn)并且應(yīng)用電氣液壓調(diào)速器了。于20世紀(jì)70年代初第一臺(tái)數(shù)字式調(diào)速器問世，相繼此后10年后微機(jī)調(diào)速器已經(jīng)成為世界各國開始研制的研究對(duì)象。當(dāng)時(shí)國外微機(jī)調(diào)速器的發(fā)展水平可以用瑞典80年代中葉推出的HPC610620調(diào)節(jié)器代表，此調(diào)速器功能強(qiáng)大。當(dāng)時(shí)我國名校教授和水電控制設(shè)備廠合作，我國率先研制成功了適應(yīng)式變參數(shù)微機(jī)調(diào)速器。此后此微機(jī)調(diào)速器運(yùn)用于海水電站并投入運(yùn)行，并且運(yùn)行成功，過后又與其他單位一起著重研發(fā)生產(chǎn)了雙微機(jī)單調(diào)節(jié)和雙調(diào)節(jié)微機(jī)調(diào)速器。在此

14、過后，微機(jī)調(diào)速器已經(jīng)全面應(yīng)用在各大、中型水電站中。所以在當(dāng)時(shí)微機(jī)調(diào)速器是非常強(qiáng)大的。當(dāng)前全球的數(shù)字式電液調(diào)速器基本都是以 PID為基礎(chǔ)的的調(diào)節(jié)規(guī)律。微機(jī)調(diào)速器調(diào)節(jié)規(guī)律從PID型過度到幾種合并的PID改進(jìn)型，其發(fā)展經(jīng)歷了大概五個(gè)階段的微機(jī)系列的應(yīng)用過程。在那個(gè)時(shí)候，占據(jù)市場的主要是總線和PLC。所以在那個(gè)時(shí)候數(shù)字式電液調(diào)速器有著舉足輕重的地位。20世紀(jì)80年代以來，我國研發(fā)的電液調(diào)速器的性能和各方面的功能都達(dá)到了水輪機(jī)調(diào)節(jié)技術(shù)的國際先進(jìn)水平。我國在率先采用帶功率開環(huán)增量環(huán)節(jié)的功率模式、水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)節(jié)、步迸馬達(dá)電機(jī)轉(zhuǎn)換器等方面，有著更為獨(dú)到的地方，也是處于世界領(lǐng)先水平的?，F(xiàn)階段我國幾大高

15、?？蒲袌F(tuán)隊(duì)和全國各地的大型水電控制設(shè)備企業(yè)的研究院對(duì)這方面正在進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。其中更為出眾是華中科技大學(xué)的魏守平教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)。1.3 調(diào)節(jié)特點(diǎn)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是自動(dòng)調(diào)節(jié)的，它與一般調(diào)節(jié)系統(tǒng)有共性外，還有著以下五種特點(diǎn)：1.水能發(fā)電機(jī)組是將水能轉(zhuǎn)化為電能的系統(tǒng)，水能有時(shí)候會(huì)有自然條件的約束。需要與其他原動(dòng)機(jī)有相同的功率，就要通過非常大的流量，因?yàn)閱挝凰w中的能量是非常小的，所以就要求水輪機(jī)及其導(dǎo)水機(jī)構(gòu)有較高的性能。因此往往就要求我們加一個(gè)多集液壓放大元件，而有時(shí)候放大元件存在著非線性和時(shí)間滯后性，往往就有可能會(huì)使水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)惡化。2.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)很難及時(shí)與負(fù)荷的變化同

16、步，達(dá)到動(dòng)力矩與外界的變化同步，會(huì)有一定的延時(shí)時(shí)間。所以很可能產(chǎn)生過度調(diào)節(jié)，產(chǎn)生不穩(wěn)定。3.在水電站中往往需要加一個(gè)比較長的壓力飲水管道，是因?yàn)闀?huì)有惡劣的自然環(huán)境的影響。如果引水管道越長，水流中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的慣性，而導(dǎo)水機(jī)構(gòu)會(huì)有壓力產(chǎn)生，當(dāng)壓力經(jīng)過水管內(nèi)時(shí)會(huì)引起水擊。此機(jī)構(gòu)與水管里的水擊有著相反的調(diào)節(jié)作用，所以會(huì)使調(diào)節(jié)系統(tǒng)不穩(wěn)定，因而使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)惡化。4.有些水輪機(jī)還具有雙向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，因而使其調(diào)速器復(fù)雜化。5.現(xiàn)階段電力系統(tǒng)的大力發(fā)展對(duì)自動(dòng)化要求的提高，從而對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的控制功能和自動(dòng)操作有了越來越多的要求。因而在水電廠中水輪機(jī)調(diào)速器扮演著一個(gè)十分重要的角色。綜上言之，水輪機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)

17、極易不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，那就需要它擁有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)控制功能。1.4 本課題的研究任務(wù)及要求內(nèi)容：該課題要求利用MATLAB仿真平臺(tái)對(duì)水電機(jī)組PID型調(diào)速器進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。通過完成本課題，學(xué)生將熟悉PID控制器的結(jié)構(gòu)，以及優(yōu)化控制的基本原理；同時(shí)，在編程調(diào)試方面得到訓(xùn)練和提高，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。具體設(shè)計(jì)要求包括以下幾個(gè)方面： （1） 水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)模型研究。 （2） 控制規(guī)律與控制品質(zhì)的關(guān)系研究。 （3） 仿真模型搭建與參數(shù)優(yōu)化研究。 要求： （1） 各種渠道收集相關(guān)資料，掌握該系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。 （2） 合理的構(gòu)思系統(tǒng)的仿真思路。 （3） 熟悉編程軟件、學(xué)會(huì)怎么使用MATLAB仿真。 （

18、4） 結(jié)束MATLAB仿真，輸出仿真結(jié)果。 （5） 按照學(xué)校對(duì)大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的要求，最終完成論文的書寫。1.5 本章小結(jié)本章節(jié)主要針對(duì)水輪機(jī)的調(diào)節(jié)特點(diǎn)和現(xiàn)階段水輪機(jī)的發(fā)展趨勢，目的及研究的使用的價(jià)值進(jìn)行簡要介紹。水輪機(jī)調(diào)速器經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，現(xiàn)在國內(nèi)外都在致力于基于現(xiàn)場總線的數(shù)字式電液調(diào)速器的研究，那么其將是調(diào)速器今后主流的發(fā)展趨勢。我們國家的數(shù)字式電頁調(diào)速器的技術(shù)性能和各方面的功能都與水輪機(jī)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)技術(shù)的國際先進(jìn)水平保持同步，當(dāng)前國內(nèi)外研究的重點(diǎn)就是水輪機(jī)調(diào)速器的智能控制策略，現(xiàn)階段國內(nèi)外的數(shù)字式電液調(diào)速器都是采用以HD為基礎(chǔ)的參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律。所以接下來我要重點(diǎn)研究水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的簡

19、單模型，水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID控制原理以及它的智能控制策略。2 水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的分析與建模2.1 水電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)各模塊組成水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要由以下幾部分組成的：擾動(dòng)環(huán)節(jié)、壓力引水系統(tǒng)、調(diào)速器電氣部分、液亞隨動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)、電網(wǎng)組成。如圖1所示： 圖1 水電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng) 水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)是一個(gè)綜合控制系統(tǒng)，包含著水、機(jī)、電三部分。 （1）調(diào)節(jié)器電氣部分：當(dāng)遇到不同的過程，合理有效的選擇不同的控制策略，也就是實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制規(guī)律和控制算法。他們主要在不同的控制規(guī)律和不同的控制參數(shù)上得到體現(xiàn)，控制參數(shù)主要包含比例系數(shù)( Tp )、積分系數(shù)( Ti )、微分系數(shù)( Td )以及永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)

20、( Tp )。 （2）液壓隨動(dòng)系統(tǒng)：主要實(shí)現(xiàn)電氣信號(hào)向機(jī)械液亞信號(hào)的轉(zhuǎn)變，然后使其放大。實(shí)質(zhì)包括電氣頁壓信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置、液壓放大元件、(導(dǎo)葉操作)機(jī)械手臂和位置反饋等，如圖2所示。 （3）水輪機(jī)：是將其中的水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。 （4）發(fā)電機(jī)：是將其中的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。 （5）電網(wǎng)：為用電部門或用戶提供能量。 2.1.1 液壓隨動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)的作用首先是把電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換，然后將電氣信號(hào)放大成帶有較強(qiáng)操作力的機(jī)械位移信號(hào)，有著以下特點(diǎn)：較大的功率放大系數(shù)、較大的負(fù)載力。 圖2 液壓隨動(dòng)系統(tǒng)原理框圖電液伺服閥是將電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有一定操作能力的機(jī)械液壓信號(hào)，它是液壓隨動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件

21、。電液伺服閥是一個(gè)帶有死區(qū)、飽和、間隙的一階慣性環(huán)節(jié)。電液轉(zhuǎn)換器的時(shí)間常數(shù)是非常小的，基本壓根兒就沒有，所以可以不考慮它的常數(shù)，因而可以將其當(dāng)成一個(gè)比例環(huán)節(jié)。主配壓閥直接控制導(dǎo)葉接力器，是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，包含一個(gè)死區(qū)環(huán)節(jié)。主接力器作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它將調(diào)速器輸出的控制信號(hào)直接作用在水輪機(jī)的導(dǎo)葉上，控制導(dǎo)葉的開與關(guān)，是一個(gè)積分環(huán)節(jié)。2.1.2 壓力引水系統(tǒng)水電站的引水系統(tǒng)有以下幾部分組成：水輪機(jī)過水管道、壓力引水系統(tǒng)、蝸殼、尾水管道等。當(dāng)它處在一個(gè)極其不穩(wěn)定的工況中時(shí)，管道內(nèi)的流量發(fā)生變化的時(shí)候，水流的慣性會(huì)產(chǎn)生水錘現(xiàn)象。在水輪機(jī)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程中，一旦導(dǎo)頁開度產(chǎn)生一定的變化時(shí)，單位水體中的水流流量

22、也會(huì)隨之發(fā)生變化，單位水體中的水流流量的變化將會(huì)給引水系統(tǒng)帶來水擊，接著水擊又會(huì)反過來影響單位水體中的水流流量，將會(huì)引起單位水體中的水流流量的進(jìn)一步變化，所以引水系統(tǒng)對(duì)水輪機(jī)調(diào)節(jié)特性的影響是非常大的。當(dāng)在小范圍的波動(dòng)起伏范圍內(nèi)，那么就可以認(rèn)為水體以及管道基本上是剛性的。這樣一來我們就可以利用平時(shí)學(xué)的剛性水擊理論的一些原理來概括定義壓力引水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。剛性水捶的壓力引水系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： (1)式中為水流慣性時(shí)間常數(shù)。剛性水錘壓力引水系統(tǒng)建模如圖3：圖3 壓力引水系統(tǒng)模型2.1.3 水輪機(jī)水輪機(jī)的非線性比較復(fù)雜、時(shí)變性也比較的復(fù)雜，大概有六個(gè)參數(shù)可以表示水輪機(jī)的動(dòng)態(tài)特性，分別是：水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩T

23、、流量G、水頭K、機(jī)組轉(zhuǎn)速N，輸出頻率（轉(zhuǎn)速）F以及導(dǎo)葉開度B（近似用接力器位移表示）等。水輪機(jī)的傳遞函數(shù)為： (2) (3)以下是當(dāng)中一些參數(shù)的介紹：Eh:水輪機(jī)的轉(zhuǎn)矩偏差的值對(duì)水頭的偏差的值的傳遞系數(shù)。Ex:水輪機(jī)的轉(zhuǎn)矩偏差的值對(duì)轉(zhuǎn)速的偏差的值的傳遞系數(shù)。Ey:水輪機(jī)的轉(zhuǎn)矩偏差的值對(duì)接力器行程的偏差的值的傳遞系數(shù)。Eqh:流量的偏差的值對(duì)水頭偏差的值的傳遞系數(shù)。Eqx:流量的偏差的值對(duì)轉(zhuǎn)速偏差的值的傳遞系數(shù)。Eqy:流量的偏差的值對(duì)接力器行程偏差的值的傳遞系數(shù)。水輪機(jī)系統(tǒng)的建模圖如下圖4：圖4 水輪機(jī)系統(tǒng)的建模圖 一般理想的水輪機(jī)的傳遞函數(shù)的系數(shù)ey = 1，eh = 1.5，eqy =

24、1.0，eqh = 0.5，e qx= 0。ex與負(fù)載eg可以使其歸納到水輪機(jī)的數(shù)學(xué)模型中。綜合考慮到引水系統(tǒng)和水輪機(jī)的模塊，那么傳遞函數(shù)為： (4)將理想狀態(tài)下的水輪機(jī)的傳遞函數(shù)的值代入式（4），則得水輪機(jī)組段傳遞函數(shù)： (5)則理想水輪機(jī)組段建模如圖5：圖5 理想水輪機(jī)組段模型2.1.4 發(fā)電機(jī)當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候，在微小的變化的情況下，水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行方程式為： (6) (7)在此公式中：ex為水輪機(jī)的力矩對(duì)轉(zhuǎn)速的偏導(dǎo)數(shù)，即水輪機(jī)自調(diào)節(jié)系數(shù)；eg為它的發(fā)電機(jī)負(fù)荷的力矩對(duì)轉(zhuǎn)速的偏導(dǎo)數(shù)，即發(fā)電機(jī)負(fù)荷的自調(diào)節(jié)系數(shù)；en稱水輪發(fā)電機(jī)的全面的自調(diào)節(jié)系數(shù)；Ta為水輪發(fā)電機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)。在此當(dāng)中

25、，mg是負(fù)荷的組成，也可以說是負(fù)荷大小的變化，我們這個(gè)課題著重是探討水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，也就是說一般是探討mg不變的一些情況，也可以是有一定變化規(guī)律的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的過渡過程，因而我們往往把mg的一些變化當(dāng)作是對(duì)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一種擾動(dòng)，稱之為負(fù)荷擾動(dòng)（ mg0 ）。依據(jù)上面的內(nèi)容，我們可以得出水輪機(jī)力矩對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的傳遞函數(shù)： (8)機(jī)組運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)及負(fù)荷模型如圖6：圖6 發(fā)電機(jī)及負(fù)荷模型2.2 PID介紹在許多的工業(yè)生產(chǎn)過程中，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備上的各項(xiàng)變量有著硬性的要求，比如溫度、壓力、流量、液位等變量都必須要求維持在一定的數(shù)值上，也可以有一定的變化規(guī)律，從而來滿足生產(chǎn)工藝的各項(xiàng)要求。PI

26、D控制器的原理是通過偏差調(diào)節(jié)，通過PID控制對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的偏差調(diào)節(jié)，就可以迫使被控變量的實(shí)際值與工藝品需要的預(yù)定值一樣。對(duì)于不同的生產(chǎn)過程，我們必須合理選用不一樣的適合它的控制規(guī)律，否則PID控制器就達(dá)不到自己想要的有效的控制效果。PID控制器由比例單元 P、積分單元 I 和微分單元 D 三個(gè)部分組成的。通過Kp，Ki和Kd三個(gè)參數(shù)的設(shè)定實(shí)現(xiàn)控制的。比例（P）參數(shù)的功效：就是控制系統(tǒng)產(chǎn)生了了偏差，然后通過比例這個(gè)參數(shù)來得出系統(tǒng)的偏差，那么此比例調(diào)節(jié)就會(huì)立馬發(fā)生調(diào)節(jié)作用來減小偏差。比例作用越大時(shí)，調(diào)節(jié)速度就會(huì)越快，從而大大的減小了誤差，但是比例也不能太過大，過大的比例就可能會(huì)讓控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，

27、甚至也可能會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生大的波動(dòng)。 積分（I）參數(shù)的功效：是消除控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，使其甚至沒有誤差。一旦控制系統(tǒng)產(chǎn)生誤差，那么積分調(diào)節(jié)就會(huì)工作，直到誤差完全消除時(shí)，系統(tǒng)的積分調(diào)節(jié)才會(huì)停止，接著然后積分調(diào)節(jié)就會(huì)得出一個(gè)常值。系統(tǒng)中有一個(gè)時(shí)間常數(shù)ti，時(shí)間常數(shù)ti的值越小時(shí)，積分作用就會(huì)越強(qiáng)；相反的，那么時(shí)間常數(shù)ti越大，積分作用就會(huì)越弱。但是積分調(diào)節(jié)也有缺點(diǎn)，當(dāng)有積分調(diào)節(jié)時(shí)，可能系統(tǒng)會(huì)不穩(wěn)定，系統(tǒng)穩(wěn)定性會(huì)下降，動(dòng)態(tài)響應(yīng)也會(huì)變慢。微分（D）參數(shù)的功效：微分一般是表現(xiàn)控制系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率的，有著預(yù)見的能力，可以直觀的看出偏差往哪個(gè)方向變化，所以它能夠產(chǎn)生超前的控制作用，可以直接在偏差還沒有到來之前

28、扼殺在搖籃里。從而使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能夠得到進(jìn)一步的改善。那么一來在微分時(shí)間選擇合適狀況下，可以減少調(diào)節(jié)的時(shí)間來減少超調(diào)。微分調(diào)節(jié)也有一點(diǎn)的缺陷，微分調(diào)節(jié)會(huì)使噪聲放大，所以過多的增加微分調(diào)節(jié)，對(duì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的干擾性。同時(shí)微分調(diào)節(jié)是表現(xiàn)的變化率，一旦輸入沒有變化時(shí)，微分調(diào)節(jié)就會(huì)是零。2.3 MATLAB平臺(tái)簡介 此課題所需要我們研究的工作是在MATLAB軟件平臺(tái)上操作的。MATLAB是一種面向科學(xué)計(jì)算與工程的高級(jí)語言，使用方法簡單而被大眾所喜歡。MATLAB軟件可以將難度大的數(shù)值計(jì)算和可視化聯(lián)系在一起，可以更加直觀的看出各個(gè)細(xì)節(jié)的變化，而且能夠提供大量的有效的內(nèi)置函數(shù)，從而在很多方面MA

29、TLAB軟件都在被廣泛應(yīng)用被廣泛的應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作。 Simulink是在MATLAB的基礎(chǔ)上的一個(gè)框圖設(shè)計(jì)的環(huán)境，它可以對(duì)各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建立模型、分析數(shù)據(jù)以及仿真，也可以處理各種復(fù)雜的系統(tǒng)。那么就為我們提供了許多方便實(shí)用的處理工具，使一些初學(xué)者可以簡單地學(xué)習(xí)和掌握。Simulink由于其能用最低的人工來比擬真實(shí)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行，有著幾百種預(yù)先定義系統(tǒng)環(huán)節(jié)模型、最先進(jìn)有效地積分算法和直觀的圖形化工具，Simulink有著很強(qiáng)的交互式仿真能力，可以簡單方便地調(diào)整模型參數(shù)設(shè)置。 MATLAB用戶界面Simulink用戶界面3 水電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID控制原理

30、及參數(shù)分析3.1 PID控制原理在許多的工廠的生產(chǎn)過程中應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，即稱PID調(diào)節(jié)。早在75年前人類就研制成了第一個(gè)PID控制器。它的結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作安全可靠、調(diào)整方便等一些優(yōu)點(diǎn)，在許多工業(yè)控制有著舉足輕重的地位。PID控制器的原理是通過偏差調(diào)節(jié)，通過PID控制對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的偏差調(diào)節(jié)，就可以迫使被控變量的實(shí)際值與工藝品需要的預(yù)定值一樣。有的時(shí)候?qū)Ρ豢貙?duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)掌握模糊，或者在此過程中得不到準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)參考模型時(shí)，那就會(huì)非常困難地采用控制理論的其它技術(shù)，這樣一來我們必須依靠現(xiàn)場調(diào)試和經(jīng)驗(yàn)來確定系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，理所當(dāng)然，這時(shí)最簡單

31、方法是應(yīng)用PID控制技術(shù)。也就是說在我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，或者沒有有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，那么PID控制技術(shù)最為合適。PID控制在實(shí)際中有PI和PD兩種控制。PID控制器就是依據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。PID控制的好處： （1）原理非常簡單，易于掌握，而且使用起來十分方便。 （2）有著強(qiáng)大的適應(yīng)能力，可以廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。 （3）它的魯棒性非常的強(qiáng)，也就是控制品質(zhì)對(duì)被控制對(duì)象特性的變化沒有什么反應(yīng)。 （4）對(duì)模型依賴少。3.2 PID調(diào)節(jié)在水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的作用以上我們有很多介紹了PID控制原理，以及它是具體怎么樣通過比例、積分

32、、微分來進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)的有效控制的。即在水電機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的誤差時(shí)，PID控制器就是產(chǎn)生作用，然而就會(huì)使得被控制的對(duì)象朝著誤差減少的方向改變。PID控制的作用通過Kp、Ki、Kd這三個(gè)系數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。從這三個(gè)系數(shù)來看，比例、積分、微分作用的強(qiáng)弱就取決于它們數(shù)值的多少。比例系數(shù)Kp決定著控制器對(duì)水輪機(jī)控制作用的強(qiáng)弱。按照它的比例來反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，當(dāng)控制系統(tǒng)一出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)就會(huì)立馬對(duì)偏差產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用來減小偏差。當(dāng)比例作用大時(shí)，可以加快對(duì)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)來減小誤差，但是有時(shí)候過大的比例會(huì)大大降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，甚至可能使系統(tǒng)極其不穩(wěn)定。相對(duì)于自身帶有自平衡性的被控制對(duì)象會(huì)存在靜差。適當(dāng)?shù)脑黾覭p,可

33、以有效的減小靜差，但是過大時(shí)，它的動(dòng)態(tài)性能就會(huì)變差，從而會(huì)對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)有一定的影響，使之不穩(wěn)定。當(dāng)積分增益Ki非常小時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)的速度就會(huì)非常慢，但沒有超調(diào)現(xiàn)象；當(dāng)積分增益Ki變大時(shí)，就會(huì)加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，從而可以有效的對(duì)誤差進(jìn)行記憶，然后積分，從而可以更好地消除靜差。但它也是有缺點(diǎn)的，存在著滯后性，當(dāng)作用太強(qiáng)時(shí)，就會(huì)使控制的動(dòng)態(tài)特性變差，那么一來系統(tǒng)的響應(yīng)就是變慢。當(dāng)微分增益Kd非常小時(shí)，微分的作用不是特別明顯；當(dāng)微分增益變大時(shí)，非最小相位環(huán)節(jié)可能對(duì)此會(huì)有一定的影響，就會(huì)出現(xiàn)反調(diào)節(jié)增大。微分控制對(duì)誤差的變化趨勢有著十分敏感的感知，能夠有效的對(duì)誤差進(jìn)行分析，當(dāng)你增大微分控制時(shí)，可以使系統(tǒng)的響

34、應(yīng)變快，使得超調(diào)量變小，從而會(huì)使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。但它也是有缺點(diǎn)的，在對(duì)誤差非常敏感的同時(shí)，也對(duì)干擾有著十分敏感的感知，然而使系統(tǒng)的抗干擾能力下降。了解這么多關(guān)于PID的控制，我們不難得出通過根據(jù)不同的被控制對(duì)象可以適當(dāng)?shù)恼≒ID三個(gè)系數(shù)，那樣我們就會(huì)得到非常有效的控制效果。簡言之，就是對(duì)比例、積分、微分三個(gè)部分控制作用的比例優(yōu)化。與之同時(shí)，我們也會(huì)得到系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性有著矛盾，當(dāng)你在加大控制作用時(shí)，誤差可能會(huì)減小，從而提高了準(zhǔn)確性，必然穩(wěn)定性降低了。相反，穩(wěn)定性提高，必然準(zhǔn)確性下降。3.3 PID參數(shù)整定分析在已經(jīng)確定了控制器的形式時(shí)，通過改變控制器的參數(shù)，得到想要的效果，稱為PID控制器

35、參數(shù)分析整定。PID參數(shù)整定分析的方法就是定值調(diào)節(jié)器的比例帶、積分的時(shí)間、微分的時(shí)間。截止到當(dāng)前參數(shù)整定分析的方法多種多樣，總體可以歸納下面幾種：經(jīng)驗(yàn)法、臨界比例帶法、反應(yīng)曲線法等等。經(jīng)驗(yàn)法又可以稱之為現(xiàn)場湊試法。也就是首先確定一個(gè)調(diào)節(jié)器的參數(shù)，然后增大或縮小給定值，從而擾動(dòng)控制系統(tǒng)，通過直接觀察判斷控制曲線的形狀，不停的反復(fù)湊試直至達(dá)到調(diào)節(jié)系統(tǒng)符合動(dòng)態(tài)過程品質(zhì)要求時(shí)結(jié)束，那么此時(shí)給出的參數(shù)值就是最佳的參數(shù)值。這樣看來用經(jīng)驗(yàn)法來整定分析參數(shù)是準(zhǔn)確的，但是耗時(shí)。那么以下幾點(diǎn)可以大大縮短參數(shù)整定分析的時(shí)間，如下：（1）從根本上去解決，直接根據(jù)控制對(duì)象的特性準(zhǔn)確的確定初始的參數(shù)值。（2)在湊試的過程

36、中，一旦被控制的對(duì)象變化緩慢的時(shí)候，無法達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，這有可能是參數(shù)過大引起的，迅速根據(jù)曲線來調(diào)整參數(shù)值。（3）在參數(shù)整定分析的過程中很有可能出現(xiàn)等幅振蕩，改變參數(shù)也不能解決這一現(xiàn)象，那么有可能就是閥門定位器校調(diào)不準(zhǔn)，那么這樣就不能只注意參數(shù)的整定分析了，而要檢查和調(diào)校其他儀表等。臨界比例帶法，一旦使用臨界比例帶法整定分析參數(shù)時(shí)，就必須在只有比例的作用下實(shí)施，那么可以使控制系統(tǒng)有較大的比例帶，在只有比例控制的運(yùn)行下，然后漸漸的減小參數(shù)，在此過程中一定要認(rèn)真仔細(xì)觀察曲線，一旦發(fā)現(xiàn)等幅振蕩時(shí)，得出此時(shí)的比例帶（即為臨界比例帶）和周期，然后根據(jù)公式得出參數(shù)值。得出參數(shù)值后，然后把比例帶放在比計(jì)算值稍微

37、大點(diǎn)的數(shù)值上，然后再仔細(xì)觀察。若果比例帶可以縮小，再把參數(shù)值放到計(jì)算值上，這種方法還是比較簡單易懂的。反應(yīng)曲線法，以上我介紹的方法都是事先不知道控制對(duì)象的特性而展開的。如果我們一旦知道控制對(duì)象的特性參數(shù)時(shí)，那么就可以根據(jù)公式得出調(diào)節(jié)器的參數(shù)值。3.4 本章小結(jié)本章節(jié)主要介紹了PID一些控制原理，以及它在水輪機(jī)中的作用。對(duì)一個(gè)控制系統(tǒng)來說，控制對(duì)象的精確模型時(shí)很難建立的，系統(tǒng)的參數(shù)值是經(jīng)常發(fā)生改變的，所以現(xiàn)在往往使用PID調(diào)節(jié)器，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在線整定參數(shù)，從而得到有效的控制效果。PID參數(shù)整定分析的方法有很多，各有優(yōu)缺點(diǎn)。4 水輪機(jī)調(diào)速器的智能控制以及仿真設(shè)計(jì)4.1 智能控制策略 智能控制相比于傳統(tǒng)

38、的控制，在于控制不確定性和復(fù)雜性問題以及達(dá)到高控制性能的能力方面更加突出。智能控制系統(tǒng)是通過擬人的方法進(jìn)行表述的，那么它就具有擬人的智能和仿人的智能。原來的和現(xiàn)在的控制理論都是要事先了解被控制對(duì)象的模型，但是有很多對(duì)象存在著不確定性和復(fù)雜性，那么就非常困難的對(duì)其實(shí)施有效的控制。水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是高階、時(shí)變、不是最小相位的一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)它也是一個(gè)非線性系統(tǒng)。在系統(tǒng)的過程中，它有不同的要求對(duì)比例、積分、微分這三個(gè)量。所以我們應(yīng)該依據(jù)它的動(dòng)態(tài)特性和行為而應(yīng)用靈活的控制方式。為了解決這樣的問題也就得于智能控制理論。控制理論、人工智能、運(yùn)籌學(xué)和智能理論這四項(xiàng)理論組合成了智能控制。一般的PID控制與智能控制

39、相結(jié)合，就出現(xiàn)了非常多的可以改進(jìn)的PID智能控制器。4.2 基于MATLAB的仿真流程圖 開始 啟動(dòng)MATLAM/Sinmulink軟件在Simulink建立M文件，把相關(guān)的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的模塊添加到M文件中 建立仿真模型 設(shè)置相關(guān)器件的參數(shù)開始仿真，系統(tǒng)會(huì)檢查出錯(cuò)誤或警告，遇到問題，則要一一解決 輸出仿真結(jié)果并分析 結(jié)束 結(jié) 束 結(jié) 束4.3 基于MATLAB的仿真結(jié)果水電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要有五部分組成，分別是：擾動(dòng)環(huán)節(jié)、控制器、液壓系統(tǒng)、線性水輪機(jī)、線性發(fā)電機(jī)。此調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制器有兩個(gè)反饋，分別為：輸出頻率反饋和液壓反饋，雙閉環(huán)控制發(fā)電機(jī)的輸出頻率接近達(dá)到50HZ穩(wěn)定，控制液壓系統(tǒng)是輸出的

40、壓力通過接力器控制水輪機(jī)組與反饋的輸出頻率閉環(huán)控制，使其水輪機(jī)組產(chǎn)生的力矩、流量、水頭保持定值，從而控制發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，以便于產(chǎn)生的電能不會(huì)發(fā)生太大的波動(dòng)，能夠穩(wěn)定的可靠地并網(wǎng)，達(dá)到此系統(tǒng)控制要求。水電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)的MATLAB的仿真模型圖如下圖： 水電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)的MATLAB的仿真模型圖 擾動(dòng)環(huán)節(jié)模塊分為頻率擾動(dòng)和有功功率擾動(dòng)，模塊圖如下： 擾動(dòng)環(huán)節(jié)模塊圖 頻率擾動(dòng)模塊圖 有功功率擾動(dòng)模塊圖 有功功率擾動(dòng)信號(hào)波形控制器模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用PID環(huán)節(jié)控制器。內(nèi)部有起始信號(hào)和終止信號(hào)設(shè)定，通過頻率擾動(dòng)、有功功率擾動(dòng)環(huán)節(jié)，采用比例、積分、微分控制，采用多樣選擇開關(guān)使輸出控制的給定液壓系統(tǒng)信號(hào)?？刂?/p>

41、器模塊圖如下： 控制器模塊圖 PID內(nèi)部模塊圖 機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)的作用首先是把電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換，然后將電氣信號(hào)放大成帶有較強(qiáng)操作力的機(jī)械位移信號(hào)，有著以下特點(diǎn)：較大的功率放大系數(shù)、較大的負(fù)載力。它主要由以下幾部分組成：液壓放大元件、電氣液壓信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置、（導(dǎo)葉操作）機(jī)械手臂和位置反饋等。液壓系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下： 液壓系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖下圖為液壓系統(tǒng)壓力信號(hào)波形圖，由控制器的控制信號(hào)經(jīng)過液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)后，使輸出的壓力恒定。 液壓系統(tǒng)壓力信號(hào)波形圖水輪機(jī)大概有六個(gè)參數(shù)可以表示水輪機(jī)的動(dòng)態(tài)特性，分別是：水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩、流量、水頭、機(jī)組轉(zhuǎn)速，輸出頻率（轉(zhuǎn)速）以及導(dǎo)葉開度（近似用接力器位移表示）等。水輪機(jī)內(nèi)部調(diào)節(jié)系

42、統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下： 水輪機(jī)內(nèi)部調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 輸出力矩的波形圖 發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 發(fā)電機(jī)組輸出頻率波形 4.3.1對(duì)PID增益環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)試調(diào)試在本實(shí)驗(yàn)中我們分別選取不同的比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)，得出一系列的輸出頻率波形圖。 以上三張波形圖是比例系數(shù)不同，依次比例系數(shù)越來越大，積分系數(shù)、微分系數(shù)恒定不變的頻率波形圖。（前面一段上升的部分是開機(jī)過程，中間穩(wěn)定波動(dòng)的部分是擾動(dòng)過程，后面下降的部分是停機(jī)過程)。由仿真波形圖分析可知，隨著比例系數(shù)的不斷增大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度、超調(diào)量，以及調(diào)節(jié)的時(shí)間也隨之增大。在相同的擾動(dòng)下，動(dòng)態(tài)響應(yīng)下降值越小，對(duì)系統(tǒng)恢復(fù)到穩(wěn)定時(shí)間影響很小。 同理，以上波形圖是積分系數(shù)不

43、斷變化，比例系數(shù)、微分系數(shù)恒定不變。仿真結(jié)果顯示，隨著積分系數(shù)不斷變化，同樣在相同的擾動(dòng)下，動(dòng)態(tài)響應(yīng)下降值有所減小，但是范圍不是很大，非常容易發(fā)生超調(diào)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)恢復(fù)到動(dòng)態(tài)穩(wěn)定所需要的時(shí)間會(huì)明顯減少。綜合所述，比例系數(shù)、積分系數(shù)的取值直接影響到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)品質(zhì)，受到微分系數(shù)的影響不是太大。那么就要求我們合理的選擇與控制對(duì)象參數(shù)相適應(yīng)的比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)。 全文總結(jié)與展望本文主要向大家初步的介紹了水輪機(jī)的一些基本數(shù)學(xué)模型，以及PID控制的一些控制理論。就談?wù)摦?dāng)今的能源的結(jié)構(gòu)變化，水力發(fā)電在現(xiàn)階段在電力系統(tǒng)中扮演著一個(gè)重要的角色，水電機(jī)組又是水電業(yè)的一個(gè)核心部件。我們現(xiàn)今只有加強(qiáng)研制提升水輪機(jī)調(diào)速器的性能，才能推動(dòng)水電業(yè)的大力發(fā)展。同時(shí)也重點(diǎn)介紹了水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作特性，再次強(qiáng)調(diào)它在水電站中的重要地位。本次仿真是基于MATLAB平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的，在此基礎(chǔ)上建立了調(diào)速器與以發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)、引水系統(tǒng)，以及負(fù)荷為被控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，而從更加直觀的了解水輪機(jī)調(diào)速器的一些仿真過程。那么我