浅谈LEADLAG超前滞后模块的作用.doc

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1、浅谈LEADLAG超前滞后模块的作用在电厂控制系统中，有很多测量信号具有高频波动性，严重影响了控制系统的控制品质。PID控制虽然是最典型、有效的控制方法，但是基于测量值的大幅波动，也难于将系统的输出很好地跟踪给定值。而LEADLAG模块具有滤波功能，这些具有大幅波动的反馈测量值经过LEADLAG模块处理之后，可以有效的去除部分扰动，再经过PID控制器，使得系统控制品质得以改善。LEADLAG是一个非线性的超前/滞后函数。该模块的输出值为旧输出、旧输入、新输入、增益、超前和滞后时间常数的函数。动态方程1、在稳态下(输入基本保持不变，或者在很小的区间内波动)，输出OUT=IN

2、XGAIN;2、在动态下，其输出为：OUT=(K1XIN1)+(K2XOLDIN1)+(K3XOLDOUT)；其中：OLDOUT=前一个输出OLDIN1=前一个输入IN1=当前输入OUT=当前输出K1=GAINx(H+2xLEAD)/(H+2xLAG)K2=GAINx(H-2xLEAD)/(H+2xLAG)K3=(2XLAG-H)/(2xLAG+H)H=采样时间（回路时间）假设，此时系统的采样时间H=1s，增益GAIN=1，难么此时K1=(1+2xLEAD)/(1+2xLAG)；K2=(1-2xLEAD)/(1+2xLAG);K3=(2XLAG-1)/(2xLAG+1).

3、在纯超前的状态下(LAG=0):K1=1+2xLEAD;K2=1-2xLEAD;K3=-1,由此可知，LEAD越大，OUT中K1XIN1占得比重越大，即当前的输入对输出影响越大，且在输入短时间内不变的情况下，OUT越大，超前作用越强。在纯滞后的状态下(LEAD=0):K1=1/(1+2xLAG);K2=1/(1+2xLAG);K3=(2XLAG-1)/(2xLAG+1),由此可知，LAG越大，OUT中三部分的值越小，滤波作用越强。传递函数LEADLAG的传递函数为其中---增益,---超前时间，---滞后时间。为微分环节，其特性为超前和起始的加强，为一阶惯性环节，其特性为

4、滞后。通过Matlab软件中的Simulink模块搭建仿真图如下：当=0时，此环节只有一阶惯性环节，在阶跃输入条件下，K=1时，分别对=2，=5进行仿真，其阶跃响应图为：代表输入，代表=2时的阶跃响应，=5时的阶跃响应。由图可知，滞后时间常数越大，惯性环节的输出趋于输入的时间越长，滤波作用越好。当=0时，此环节只有微分环节，在阶跃输入条件下，K=1时，分别对=2，=5进行仿真，其阶跃响应图为：输入，的响应输入，的响应由图可知，超前时间常数越大，微分环节的输出越大，即前馈作用的越明显。除氧器水位控制中的应用我厂除氧器上水调门为气动阀门，由于长调门的阀芯长期被冲刷，加之管道振

5、动等因素导致调门抖动，最终导致除氧器水位波动较大。我厂的除氧器水位控制采用三冲量控制方式，主控制器负责控制除氧器水位，起到细调的作用，副控制器负责快速克服内部扰动，起到粗调的作用。在负荷较低及负荷波动较大时，除氧器上水调门波动较大，而此波动最先反映在凝结水流量上，使得凝结水流量表现为高频波动的锯齿形曲线。为了降低甚至消除此高频扰动信号，特此加入了LEADLAG功能块进行滤波处理。其参数设置为：K=1，LEAD=0，LAG=20，我们假设了凝结水流量的锯齿形曲线，搭建仿真图如图所示：其仿真结果如下：由图可知，此功能块能很好地消除凝结水高频的扰动，使得除氧器水位控制更加快速准

6、确。当然，此功能块的参数，是由电科院经过长时间的调试得来的，如果想得到效果更好的参数，可以通过搭建数学模型，利用遗传算法等免疫算法来寻求最优值。