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1、PID 控制的原理和特点 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称 PID 控制，又称 PID 调节。PID 控制器问世至今已有近 70 年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用 PID 控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象?或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用 PID控制技术。PID 控制，实际中也有 PI 和 PD 控制。PID 控制器就
2、是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。并联 PID 模型与串联 PID 有什么不同及优缺点?PID 就是按照偏差进行比例 P、积分 I 和微分 D 进行控制计算，是连续系统控制中技术成熟、应用最为广泛的技术。P 调节可以减小控制系统惯性时间常数，但同时使得系统的稳定性下降，而且不能消除稳态误差；I 调节可以消除稳态误差；D 调节可以提高控制系统的稳定性，相应可以增加比例调节放大倍数。在励磁控制系统中，应用电压偏差 PID 调节可以达到： 1)稳态时有较大的放大倍数，使机端电压接近恒定， 调节精度达 0.5%以内，从而有较大的小干扰稳定极限； 2)暂态时有较小的放大倍数，
3、以避免超调和振荡。实现 PID 调节有两种方式，一种称为并联 PID，一种称为串联 PID。所谓并联 PID，就是对于一个偏差分别进行 P、I、D 计算，然后叠加输出。无论是在微分方程，还是在传递函数，以及离散系统差分方程上，其控制输出都是这三种计算的结果的相加，如下图所示。并联 PID 调节，称为理想 PID 调节。 所谓串联 PID，就是对于一个偏差先进行 P 计算，然后进行 I 计算，最后进行 D 计算。早期励磁调节器采用模拟电路，因为在模拟电路中，由于不存在理想的电容和电感，无法实现理想的积分和微分运算，所以无法采用理想PID 控制，而代之以下述串联式 PID。 这里，Kp 表示直流增
4、益，用于确定调节器的调压精度，经过积分带宽控制时间常数 Tb1、积分时间常数 Tc1 确定的积分区段，在中频区表现为暂态增益降低的比例增益 Kr，以提高系统的暂态稳定性，Tc1 可取发电机励磁回路时间常数，Tb1 约为 Tc1 的 510 倍；通过微分时间常数 Tc2 和微分带宽控制时间常数 Tb2 确定的微分区段，在高频区表现为微分增益抑制的高频增益 Kh，用于防止高频杂散信号对微分环节的干扰。在具有励磁机的励磁系统中，微分区段主要用于补偿励磁机滞后对增益和相位裕度的影响，以提高调节系统的稳定性，Tc2 可取励磁机时间常数，Tb2 约为 Tc2 的 15110。Kp 与大信号调节性能有关，当
5、机端电压降低至额定值的 80%时，Kp 的最小值应保证不至于在所处频段对强励顶值形成限制。比较上述两种 PID 的传递函数，并联 PID 是三个量相加，串联 PID 是三个量相乘。由于计算机的出现，并联和串联 PID 都可以采用，只是计算方法上不同而已。至于为什么有的并联，有的串联，主要与控制系统的时间常数有关系，即与控制器的快慢有关，对于快速的励磁系统即可并联又可以串联，一般是计算传统的延续。比如 ABB 一直沿用串联 PID，而南瑞原来并联，现在也可以串联，可以切换选择。既然是切换选择，可见计算结果是一致。对于慢速控制系统，比如发电机调速器，现在一般采用并联 PID。由于我只看到了串联 PID 的波特图，没有看到并联 PID 的波特图，我想串联 PID 应该比并联 PID 更加便于整定计算，物理概念更加清楚。
