Title

PR无差控制的疑惑

2629次浏览

问题描述

众所周知,PI控制器中由于积分环节I的存在,对直流信号可以实现无静差跟踪;而P控制器却无法实现对直流量的无静差跟踪。分析二者控制模型,可以发现积分环节对误差起到累积跟踪的作用,从而实现误差的累加效果,直至消除静差。而P控制器的根本是对误差进行放大,之后利用p的放大作用对“静差”进行抑制,换句话说P控制器稳定的根本是“误差”,如果没有误差则P控制器是不起作用的。

契合到一个实际控制模型中,一般控制通道上含有PI(或PID、或PD、P等等)控制器和前馈信号,而由于采样和控制输出上的延迟,前馈信号的给定势必存在“误差”,以VSC模型为例,前馈通道上的Ud(D轴电压分量)肯定存在“相位”和“幅值”差异,但这些“差异”通过控制器I的累加效果得到补偿,最终可以实现对给定量Iq、Id的无静差跟踪。

那么问题来了,一般而言“采用PR控制器,可以实现对交流信号的无差跟踪”该如何理解呢?从控制器的角度而言,仅仅在谐振点上由于理论上增益无限大,所以可以理论上实现谐振点的无限小跟踪,但实际情况是谐振点的增益不可能无限大,而且由于温漂等情况存在,控制系统也不可能总作用于谐振点。另外,不仅如此,在我们设置PR控制系统是,谐振点的增益一般有限,选择为几十~几百等。那么,我们对“PR无静差”的理解是不是不准确的呢?或者说“该怎么理解PR对交流信号无静差跟踪作用”


头像

Enron.H·450.00

2017-07-24提问

分数   时间  

全部答案 12

0
已采纳

已采纳

一般而言,PI控制器含有积分器,PR谐振控制器中含有广义积分器。

而PI控制器能够实现直流稳态无静差控制,PR控制器则能实现对于特定频率处交流信号的稳态无静差控制。究其根本原因就是他们各自含有的积分器与广义积分器对直流量及特定频率处交流信号具有无穷大增益。


下面以整流器电流环控制为实际背景,对这两种控a制器功能的机理进行详细分析。

(下图虽有公式与理论推导,但实际上仍只属于严格的定性分析范畴)



这是理论上的PR控制器的功能。实际中考虑被控交流信号频率会发生些许偏移,这时候PR谐振控制器的性能缺陷就显示出来了。也即PR谐振控制器实际应用遇到的的第一个问题:

PR谐振频率只能实现对特定频率的信号无静差控制,频率发生偏移后的控制器增益近乎为0。控制效果大打折扣。

针对该问题,研究学者们在实际应用中提出的一种改进型的PR控制器,使其控制增益在额定频率附近都具有较大的增益,而不会如理想PR谐振控制器一样在频率发生偏移后的增益迅速衰减。(关于改进型控制器,我的资料现在不在手边,这个比较急的话,请题主自行查阅资料,对此表示抱歉。)

PS:截图为原创笔记,希望理解一下我的辛苦,谢谢。


评论 (7)条评论
头像555

  Ele_Power·90.00

2017-07-28回答

是的;按照所述,也就说“PR控制在在实际中,是不具备无差跟踪能力的”。可以这么理解吧?  Enron.H 2017-07-28

我们工科生,其实往往会用工程观点来看待问题,这里实际中PR增益不是理论上的无穷大,这是显然的。但是当增益足够高的时候,在具体问题下,只要其已经大大满足我们所关注的指标要求时。我们是可以认为其是无穷大的。(可以借助simulink进行仿真验证观察)。这里PR控制器在实际中更关注的问题是将其高增益带宽不够,也即在额定频率附近,增益衰减太快,然后其控制性能就不够好了  Ele_Power 2017-07-28

理论上是具有很好的无静差跟踪能力,实际中考虑到信号频率的变化,PR谐振对此变化比较敏感,无静差跟踪能力会打折扣  Ele_Power 2017-07-28

追问一句,在VSC控制模型中采用PR控制,都会进行电压前馈,但是由于控制系统采样延时、输出延迟、采样误差等到时前馈电压和实际电压存在相位和幅值差,考虑这种情况的存在对实际控制有哪些影响?  Enron.H 2017-07-28

这其实是另外一个问题了。我们只需要设计控制器时以及从控制角度分析性能的时候,将延时部分考虑在内进行建模即可。注意到一点的就是:模拟电路的延时以及数字控制的一拍延迟在复频域(s域)的模型建立含有指数函数,也即是非线性的形式。实际设计控制器时,通常将其线性化也即近似等效为一阶惯性传函的形式。  Ele_Power 2017-07-28

其实这个问题很重要。尤其在实际工程中,而非仿真;当容量较大时,开关频率也较低,一般仅1k~几kHz;此时单个节拍延时大概5~8度左右;考虑采样和输出延时,按照两个节拍考虑,则达到10~16°,因此前馈电压和实际电压的影响,往往无法简单忽略。故在此,追了该问题,即实际前馈电压和真实电压存在10°以上延时时,电流差异会很大。  Enron.H 2017-07-29

一直有个疑问,理想PR控制器对特定频率处的信号能误差跟踪,但是发生偏移时增益会迅速衰减,但是这个时候不应该就是锁相环来实现频率自适应调节了么?也就是PR能够时钟跟踪特定频率处的信号(信号频率改变,PR调节器的参数也会相应改变),另外改进型PR是指准PR吧?谐振控制器分母上引入一个阻尼系数K  顾长彬 2017-08-18

0

你所说的前馈项电压存在幅值和相位存在差异可以理解为两个方面,第一个是电网电压不平衡,第二个是三相电压并不是理想状态下的,可能存在谐波,轻微不对称(不归为不对称问题)这种情况。对于第一个,可以用不对称电网下的控制策略进行控制,针对正负序电流分别进行PR调节,实验电流跟踪。对于第二个,这主要在于前馈项如何获得,前馈项的获得可参考阮新波老师的几篇文章,阮老师提出了多种前馈项电压的处理方法。所以处理好前馈项电压,可提高PR调节器的控制效果。如果你想获得前馈项对pr调节器的具体影响,还是得从传递函数的角度分析。希望对你会有所帮助。

评论 (1)条评论
头像555

  头脑风暴·0.00

2017-07-24回答

依然感谢。  Enron.H 2017-07-28

0

建议画出波特图来分析。从频率域上进行分析,直流信号看做频率为0的低频信号。

评论 (1)条评论

感谢。  Enron.H 2017-07-28

3 条记录 1/1 页

撰写答案

Document