數(shù)字電力調(diào)速系統(tǒng)ppt50頁)(編輯修改稿)
2025-01-19 02:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 也可以通過軟件算法實現(xiàn)。 ? 四點微分法 用差商代替了微分項對 PID離散化，即 ? ?)1()()( ??? kekeTdt tdesdd ??該差分項對信號的突變、尖峰干擾特別敏感。用 四點微分法 抑制： ① 取值應(yīng)略小于設(shè)計值 ② ② 求最近 4次采樣偏差的平均值 sdT?? ? 4/)3()2()1()()( ??????? kekekekeke23 ③ 加權(quán)求和，計算差分項 ? ?)3()2(3)1(3)(6)3()()2()()()1()()(4)()(????????????? ?????????????kekekekeTkekekekekekekekeTkeTdttdesdsdsdd????代入 PID控制器得 ： ? ?? ?)3()2(3)1(3)(6)()1()()1()()1()(?????????????????kekekekeKkeKkekeKkukukukuDIp四點微分法的實質(zhì)是在微分運算中增加軟件濾波內(nèi)容。 由 3部分組成 )(ku?24 ? 給定值突變時的改進算法 給定值 r(k)突變時，會使偏差值 e(k)突變， PID輸出值也發(fā)生突變。 )()()( kykrke ???? 為了在給定值突變時不致引起控制量過大增長，把算法改為： ??? ? ?? )( )()()( ky kykrke rkykr ???? )()( rkykr ??? )()( 其中， 為判斷給定值突變的門限值， 為輸出值。 r?)(ky給定值突變時PID改進算法： ? ?)2()1(2)()()]1()([)1()(???????????kekekeKkeKkekeKkukuDIp? ?)2()1(2)()()]1()([)1()(???????????kykykyKkeKkekeKkukuDIp給定值無突變時 PID算法： 25 二、數(shù)字濾波算法 在電力傳動系統(tǒng)中，需要濾波的干擾信號包括： ? 隨機干擾： 由工作環(huán)境下的干擾源在引線上的作用引起的。 ? 定頻率的信號脈動： 由控制原理本身引起的。例如，采用 PWM調(diào)制波控制的傳動系統(tǒng)，電流采樣信號含有脈動成分。 ? 變頻率的脈動信號： 如轉(zhuǎn)速傳感器的噪聲、電壓型電子換向器在換向時引起的電流脈動。 在電子線路中濾波是必須的。濾波器分硬件濾波器和軟件濾波器 2種。 ? 硬件濾波器： 如常見的、由 RC電路構(gòu)成的低通濾波器； ? 軟件濾波器： 軟件濾波器是通過一定的算法來消除采樣數(shù)據(jù)中干擾和噪聲成分的方法，通過計算機執(zhí)行程序?qū)崿F(xiàn)。 26 以下討論軟件濾波的方法。 ? 平均值濾波法 ： 把包括當前采樣值在內(nèi)的前 m個數(shù)據(jù)進行平均，用平均值作為本次采樣值。 ????? 10)1(1)( mjnymny m的值決定了信號的平滑度與靈敏度， m值越大，平滑度越大，靈敏度越小。 M值需要根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境和條件確定。 上述計算式中，參與平均的每個采樣值對平均值的貢獻都相同，其貢獻因子，也就是 權(quán)值 ，為 1/m 。實踐中，可取不同權(quán)值。例如，為強調(diào)最近采樣值的作用，最新采樣值取最大權(quán)值，其它值以次減小。 )1()1()()( 110 ??????? ? mkyrkyrkyrny m? 其中權(quán)值 r0、 r … 、 rm1滿足條件 10 110110 ???????? ?? mm rrrrrr ?? 平均值濾波法適用于對周期性干擾或脈動的濾波。 27 ? 中位值濾波法： 把 m（ m≥3）個采樣數(shù)據(jù)按大小順序排列后分成 3組，取中間一組求平均值，并作為當前采樣值。 當 m=3時，取 3個采樣值的中間值作為濾波輸出值，稱為 中值濾波 。 中位值濾波法能有效去除由于偶然因素引起的波動，而且對變化緩慢的被測信號具有良好的濾波效果，但不適用于快速變化的信號濾波。 ? 限幅濾波法： 超越極限或者變化率超過某一閾值時，作出適當限制。例如，當存在大的隨機干擾時，采樣值會嚴重偏離實際值，就可以使用限幅濾波法。常用的限幅濾波法如下： ? 使用上、下限值的限幅濾波法：設(shè) y(k)為本次采樣值， YH為上限，YL為下限，則有： )()(,)()(,)()(,)(^^^kykyYkyYYkyYkyYkyYkyHLLLHH????????)(^ ky為濾波輸出值 該方法對偶然性脈沖干 擾，有較好的濾波效果。 28 ? 相對限幅濾波法：規(guī)定 為相鄰兩次采樣值的最大變化量，則有： y? )1()(,)1()()()(,)1()(^^????????????kykyykykykykyykyky 特點： 按信號的變化率進行限幅處理，將變化率過大的采樣值作為干擾脈沖濾除；而實際的突變信號，持續(xù)時間通常會大于采樣周期，所以能夠在下次采樣時被確認。 最大變化量 的確定，取決于采樣信號的變化率和采樣周期，需要根據(jù)實際信號和可能的干擾信號的分析、綜合而確定。 具體應(yīng)用應(yīng)根據(jù)實際情況確定，以達到最理想的限幅效果。 y?29 ? 慣性濾波法： 慣性濾波法是根據(jù) RC電路的濾波原理， 用軟件來實現(xiàn)的濾波算法。 在連續(xù)系統(tǒng)中， RC電路的傳遞函數(shù)為： 設(shè)采樣周期為 Ts，將上式寫成差分方程為： 整理后得： 慣性濾波法具有 RC濾波電路的特性，濾波系數(shù)越大，頻帶越窄，濾波頻率也越低。濾波系數(shù)的確定應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)速度確定。 RCssY sY ff??? ??1 1)( )(^)()()1()( ^^^ kykykykyTsf ???????? ??? )1()()1()1()()( ^^^ ????????? kykykyTkyTTkysffsfs ?????sffT?? ???... ...)1()()()()()()()1)(()(^^^^^^sTkYkYkYkYdtkYdkYkYdtdkYkYfff???????????30 數(shù)字系統(tǒng)中的 Z變換 連續(xù)系統(tǒng)有其設(shè)計和分析方法，如 S平面法（拉氏變換），離散系統(tǒng)也有對應(yīng)的設(shè)計和分析方法， Z變換就是其中之一。 Z變換可實現(xiàn)： ? 對離散系統(tǒng)進行分析； ? 求系統(tǒng)的實際控制算法。 Z變換的定義： 設(shè)連續(xù)時間函數(shù) 的拉普拉斯變換為 ，連續(xù)函數(shù) 經(jīng)采樣周期為 T 的采樣開關(guān)后，變成離散信號 ： 離散信號的拉普拉斯變換為： )(tf )(sF)(tf )(* tf ??????????00* )()()()()(kkkTtkTfkTttftf ???????0* )()(kkTsekTfsF設(shè) sTez? ?????0)()(kkzkTfz如果級數(shù) 收斂，則稱 為 的 Z變換， 記為： 。
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