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1、赵斌娟 副教授,主 讲 人,流 体 机 械 自 动 控 制,目 录,第一章 概 述,第二章 机械液压调速器,第三章 电气液压调速器,第四章 微机调速器,第五章 调速器与调节对象的动态特性,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第七章 调节保证计算及设备选择,流体机械自动控制,江苏大学,第四章 微机调速器,第一节 概述,一、微机调速器（WT）的发展过程 WT的发展与用户要求不断提高、计算机技术及液压技术的迅速发展密不可分。 电力系统容量的扩大，电能质量要求的提高，传统机调和模拟式电调已难以满足机组稳定运行、响应快速、稳态精度高的需求。,流体机械自动控制,江苏大学,第四章 微机调速器,第一节
2、概述,一、微机调速器（WT）的发展过程 19751976年初英国、加拿大先后开始了数字式调速器研究； 20世纪80年代初日立公司出现了用于抽水蓄能机组的WT; 同期，世界上许多著名的公司都先后推出了自己的产品； 国内第一台WT诞生于1984年； WT已用于几MW到几百MW的机组； WT的优越性已得到充分的证明。,流体机械自动控制,江苏大学,二、WT技术的发展 1、系统总体结构采用电子调节器+电液随动系统模式。液压系统不参与形成调节规律，性能指标优越；手自动切换方便，手动操作方便可靠。 2、应用现代控制理论。采用智能PID的WT，PID参数和结构均可按运行方式和工况自动改变；自适应控制、专家系统
3、、模糊控制、鲁棒控制、神经元控制等技术也有应用。,第四章 微机调速器,第一节 概述,流体机械自动控制,江苏大学,二、WT技术的发展 3、采用性能优越、可靠的计算机系统。单片机、工控机（IPC）、可编程控制器（PLC）、可编程计算机（PCC）。 4、采用标准液压元件、新型电-机和电-液转换装置提高了电液随动系统的可靠性。液压集成块和标准液压元件；步进电机、交直流伺服电机、比例伺服阀、数字阀等。 5、采用高油压技术。现已达到16MPa。 6、综合性能及功能日臻完善。,第四章 微机调速器,第一节 概述,流体机械自动控制,江苏大学,三、WT的类型 WT的基本组成为：微机调节器+电/机转换装置+机械液压
4、系统 1、按照微机调节器类型分：单片机、工控机（IPC）、可编程控制器（PLC）、可编程计算机（PCC） 2、按照微机数量分：单微机、双微机、三微机。 3、按照电/机或电/液转换元件分：步进电机、交直流伺服电机、比例伺服阀、数字阀等。,第四章 微机调速器,第一节 概述,流体机械自动控制,江苏大学,四、WT的特点 1、硬件集成度高，体积小、维护方便、可靠性高。 2、参数设定、修改方便，状态查询灵活、直观。 3、便于采用先进的调节控制技术，从而保证水轮机调节系统具有优良的静、动态特性。如：不仅可实现PID，还可以实现前馈控制、预测控制和自适应控制等。 4、 软件灵活性大，提高性能和增加功能主要通过
5、软件来实现。如机组的开、停机规律的实现；并网时除测频外还有测相位功能等。 5、便于直接与厂级或系统级上位机相连接，实现全厂的综合控制，提高水电厂自动化水平。,第四章 微机调速器,第一节 概述,流体机械自动控制,江苏大学,第四章 微机调速器,第二节 微机调速器的基本原理,一、微机调速器控制系统的结构组成,流体机械自动控制,江苏大学,第四章 微机调速器,第二节 微机调速器的基本原理,一、微机调速器控制系统的结构组成,流体机械自动控制,江苏大学,第四章 微机调速器,第二节 微机调速器的基本原理,二、微机调节器PID控制算法 位置型数字PID微机调节器控制算法 增量型数字PID微机调节器控制算法 实用
6、的水轮机微机调节器PID控制算法,流体机械自动控制,江苏大学,第四章 微机调速器,第二节 微机调速器的基本原理,二、微机调节器PID控制算法 位置型数字PID微机调节器控制算法 连续PID算法数字PID算法 因为调节器输出的是对象调节机构的位置值，当计算机发生电源消失故障时，将会产生不必要的错误动作，导致调节系统严重事故，为此，必须考虑电源消失保护措施。,流体机械自动控制,江苏大学,第四章 微机调速器,第二节 微机调速器的基本原理,二、微机调节器PID控制算法 位置型数字PID微机调节器框图,流体机械自动控制,江苏大学,第四章 微机调速器,第二节 微机调速器的基本原理,二、微机调节器PID控制
7、算法 增量型数字PID微机调节器控制算法 由于一般计算机控制系统采用稳定的等采样周期T，故在确定了KP、KI、KD后，根据前后三次测量值即可求出数字PID调节器输出的增量。,流体机械自动控制,江苏大学,第四章 微机调速器,第二节 微机调速器的基本原理,二、微机调节器PID控制算法 增量型数字PID微机调节器框图,流体机械自动控制,江苏大学,第四章 微机调速器,第一节 微机调速器的基本原理,二、微机调节器PID控制算法 实用的水轮机微机调节器控制算法 为了提高PID调节器的抗干扰能力，应当用实际微分环节取代理想微分环节。微分环节的微分方程：微分环节的差分方程：,流体机械自动控制,江苏大学,第四章
8、 微机调速器,第二节 微机调速器的基本原理,二、微机调节器PID控制算法 实用的水轮机微机调节器控制算法 为了提高PID调节器的抗干扰能力，应当用实际微分环节取代理想微分环节 。实用的位置型数字PID微机调节器控制算法实用的增量型数字PID微机调节器控制算法,流体机械自动控制,江苏大学,第四章 微机调速器,第二节 微机调速器的基本原理,二、微机调节器PID控制算法 考虑bp的因素后实用的水轮机微机调节器控制算法,流体机械自动控制,江苏大学,第四章 微机调速器,第二节 微机调速器的基本原理,二、微机调节器PID控制算法 考虑bp的因素后实用的水轮机微机调节器控制算法 实用的位置型数字PID微机调
9、节器控制算法实用的增量型数字PID微机调节器控制算法,流体机械自动控制,江苏大学,第四章 微机调速器,第三节 微机调速器的硬件和软件,一、微机调节器测频原理,交流电压信号，经降压、滤波、整形后变为方波，再经过光电隔离器隔离，进行二分频。 CPU根据读取的计数值N，由下式计算出机组的频率。,流体机械自动控制,江苏大学,第四章 微机调速器,第三节 微机调速器的硬件和软件,二、微机调节器相差测量原理 当DJ与DW同步时，U，D两端均输出高电平；当DJ超前DW时，从U端输出与相位差成正比的负脉冲。当DJ滞后DW时，从D端输出与相位差成正比的负脉冲。将U，D输出接至反向器，有相位差时，就得到正脉冲；将反相后的信号，一路直接输入计数器，一路与时钟f相与后输入计数器，用与测频同样的方法测得相位差。CPU根据读取的计数值N，由下式算出相位差值。,流体机械自动控制,江苏大学,流体机械自动控制,江苏大学,流体机械自动控制,江苏大学,
