非最小相位水輪機系統的預測PI控制

韓光信，喬元靜，劉艷玲

(1．吉林化工學院信息與控制工程學院，吉林 吉林 132022;2．吉林綽豐柳機內燃機有限公司 采購部，吉林 吉林132002;3．國網吉林省電力有限公司四平供電公司經濟技術研究所，吉林四平136000)

非最小相位系統是指右半平面包含零極點的系統，在生產實踐中具有廣泛的工程應用背景［1］．該類系統的鮮明特點是具有負調現象，即若傳遞函數包含奇數個右半平面零點，則系統受到激勵作用后，輸出值先朝著目標值的反向運動，然后才逐漸趨近于目標值．在實際應用中，負調會嚴重影響系統的平穩運行［2］．從理論上來說，消除負調的最佳方法就是通過零極點對消將右半平面的零點抵消掉，但是也由此在控制器中引入不穩定極點，導致實際不可行，因此人們想設法來減小負調，難點在于負調和調節時間是相互制約的，抑制負調的同時會延長調節時間［3］．水輪機是具有廣泛工程背景的非最小相位系統［4］，其動態特性較為復雜．傳統的PID控制對包括水輪機在內的非最小相位系統達不到理想的性能，通過某種優化方法來整定參數［5-6］或者非線性 PID［7］能夠達到一定的效果．為了進一步提高控制性能，諸如自適應控制［2］、自抗擾控制［8］、變結構控制［9］、內模控制［10］等復雜控制策略也都運用于水輪機系統的控制．本文從工程實際出發，提出了水輪機系統的預測PI控制策略，利用其估計功能來該系統負調和調節時間相互制約的矛盾，針對不同工況的仿真實……