发电机组励磁智能控制系统

摘要

本发明涉及发电机组励磁智能控制系统，该系统包括电压侦测单元，数据处理单元，PID计算单元，功率放大单元，智能指令表，所述智能指令表用于确定PID计算单元的PID参数，所述智能指令表中存储有多组指令，每组指令由预设电压偏差量和预设电压偏差变化率及其对应的PID参数组成；智能控制单元，用于接收电压偏差量e和电压偏差变化率ec信息，并判断电压偏差量e和电压偏差变化率ec与智能指令表中的预设电压偏差量和预设电压偏差变化率的差值率是否均低于预设差值率，若是，则将指令中的PID参数输入PID计算单元，若否，则选择上述两个差值率之和最低的指令，并指令中的PID参数输入PID计算单元。该系统具有更好的励磁控制效果。

权利要求

1.发电机组励磁智能控制系统，所述励磁智能控制系统用于控制发电机励磁线圈的电流，该系统包括：电压侦测单元，用于实时检测发电机定子端电压；

数据处理单元，用于处理发电机定子端电压，根据预设电压，计算得到电压偏差量e和电压偏差变化率ec；

PID计算单元，所述PID计算单元采用增量式PID控制算法，根据电压偏差和智能控制单元输入的PID参数输出控制信号；

功率放大单元，所述功率放大单元用于将控制信号放大从而实现控制发电机励磁线圈的电流；

智能指令表，所述智能指令表用于确定PID计算单元的PID参数，所述智能指令表中存储有多组指令，每组指令由预设电压偏差量和预设电压偏差变化率及其对应的PID参数组成；

智能控制单元，用于接收电压偏差量e和电压偏差变化率ec信息，将电压偏差量e与智能指令表中的预设电压偏差量的差值率与预设差值率进行比较，将电压偏差变化率ec与智能指令表中的预设电压偏差量的差值率与预设差值率进行比较，并判断上述两个差值率是否均低于预设差值率，若是，则将指令中的PID参数输入PID计算单元，若否，则选择上述两个差值率之和最低的指令，并将指令中的PID参数输入PID计算单元。

2.根据权利要求1所述的发电机组励磁智能控制系统，其特征在于，所述预设差值率为

1%-30%。

3.根据权利要求1所述的发电机组励磁智能控制系统，其特征在于，所述PID参数通过不同的整定方法整定得到，所述的整定方法为ZN经验法、ZN临界比例度法、ISTE最优整定法、特征面积法、继电自整定法、cohen-coon法、GPM法、SPMA法、最小二乘法模型辨识法、基于加权误差平方积分指标法、最大切线法、近似计算法。

4.根据权利要求1所述的发电机组励磁智能控制系统，其特征在于，所述PID参数获取步骤包括：整定得到数组PID参数；

选择m组最接近的PID参数KP、KI、KD；

在m个KP中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KP数值；

在m个KI中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KI数值；

在m个KD中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KD数值；

将上述n个KP、KI、KD数值中重新组合得到n组PID参数，所述KP为增量式PID控制算法中的比例系数，KI为增量式PID控制算法中的积分系数，KD为增量式PID控制算法中的微分系数。

5.根据权利要求1所述的发电机组励磁智能控制系统，其特征在于，所述PID参数获取步骤包括：整定得到数组PID参数；

选择m组最接近的PID参数KP、KI、KD；

在m个KP中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KP数值；

利用m个坐标（KP，KI）拟合得到m-1次多项式函数，利用该多项式函数和n个KP数值得到n个KI；

利用m个坐标（KP，KD）拟合得到m-1次多项式函数，利用该多项式函数和n个KP数值得到n个KD；

将上述n个KP、KI、KD数值中重新组合得到n组PID参数，所述KP为增量式PID控制算法中的比例系数，KI为增量式PID控制算法中的积分系数，KD为增量式PID控制算法中的微分系数。

6.根据权利要求1所述的发电机组励磁智能控制系统，其特征在于，所述励磁智能控制系统还包括智能指令表生成单元，所述智能指令表生成单元包括记录模块和分析存储模块，所述记录模块用于接收数据处理单元的电压偏差量e和电压偏差变化率ec和智能控制单元对应输出的PID参数，所述分析存储模块用于分析在一预设周期内的智能控制单元对应输出的PID参数的控制效果值，若控制效果值达到预设数值，则将该预设周期内的数组PID参数以及对应的电压偏差量e和电压偏差变化率ec储存于智能指令表中，并将数组整定PID参数视为一PID控制组，若控制效果值未达到预设数值，则无存储动作。

7.根据权利要求1所述的发电机组励磁智能控制系统，其特征在于，所述的预设数值通过延迟时间TD、上升时间Tr、调节时间Ts、超调量σ中的一种或几种表征。

8.根据权利要求1所述的发电机组励磁智能控制系统，其特征在于，所述励磁智能控制方法还包括智能指令表整理模块：所述智能指令表整理模块，用于判断未成组的PID控制参数与智能指令表中的PID控制组的PID参数是否完全相同，若是，则在智能指令表中删除该未成组的PID控制参数，若否，则在智能指令表中保留该未成组的PID控制参数。

9.发电机组励磁智能控制方法，所述励磁智能控制方法用于控制发电机励磁线圈的电流，该方法包括以下步骤：a.实时检测发电机定子端电压；

b.处理发电机定子端电压，根据预设电压，计算得到电压偏差量e和电压偏差变化率ec；

c.接收电压偏差量e和电压偏差变化率ec信息，将电压偏差量e与智能指令表中的预设电压偏差量的差值率与预设差值率进行比较，将电压偏差变化率ec与智能指令表中的预设电压偏差量的差值率与预设差值率进行比较，并判断上述两个差值率是否均低于预设差值率，若是，则该指令中的PID参数为整定PID参数，若否，则选择上述两个差值率之和最低的指令，则该指令中的PID参数为整定PID参数，所述智能指令表用于确定PID计算单元的PID参数，所述智能指令表中存储有多组指令，每组指令由预设电压偏差量和预设电压偏差变化率及其对应的PID参数组成；

d. 采用增量式PID控制算法，根据电压偏差量e和整定PID参数输出控制信号；

e．将控制信号放大从而实现控制发电机励磁线圈的电流。

10.根据权利要求9所述的发电机组励磁智能控制方法，其特征在于，所述励磁智能控制方法还包括智能指令表生成步骤：接收数据处理单元的电压偏差量e和电压偏差变化率ec和整定PID参数，分析在一预设周期内的数个整定PID参数的控制效果值，若控制效果值达到预设数值，则将该预设周期内的数组整定PID参数以及对应的电压偏差量e和电压偏差变化率ec储存于智能指令表中，并将数组整定PID参数视为一PID控制组，若控制效果值未达到预设数值，则无存储动作；

所述励磁智能控制方法还包括智能指令表整理步骤：

判断未成组的PID控制参数与智能指令表中的PID控制组的PID参数是否完全相同，若是，则在智能指令表中删除该未成组的PID控制参数，若否，则在智能指令表中保留该未成组的PID控制参数。

说明书

发电机组励磁智能控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及发电机组的励磁智能控制系统，具体地，涉及柴油、汽油等发电机组的励磁智能控制系统。

背景技术

[0002] 坚强智能电网的建设离不开“坚强”和“智能”,“坚强”和“智能”是现代电网的两个基本发展要求。“坚强”是基础,“智能”是工具。坚强智能电网就是要在安全稳定运行的基础上实现高效智能的电力供应。自动化是智能电网发展水平的直观体现,依靠高效的信息、采集传输和集成系统控制应用,实现电网自动运行控制与管理水平提升。

[0003] 在电力工业发展迅速,电力系统规模不断扩大的背景下,发电系统运行对于可靠性、安全性和经济性的要求也越来越高。励磁控制系统是发电系统中的重要控制部件,在电力系统正常运行或事故中起着至关重要的作用。同步发电机励磁系统的控制任务从维持机端电压恒定和分配机组无功出力扩展到了改善电力系统动态和静态稳定性,性能优良的励磁控制系统不仅可以保障发电机可靠、稳定运行,还可以有效的提高系统的技术指标,为电网输送高质量的电能。在众多改善同步发电机稳定运行的措施中,运用现代智能控制理论,提高励磁系统的控制性能是公认的经济而有效的手段之一。因此,其性能的好坏直接影响同步发电机组乃至整个电力系统。

[0004] 为了提高同步发电机组控制的质量,国内外不少学者提出了励磁的最优控制、变结构控

[0005] 制、应用微分几何控制理论的非线性控制。上述控制方式都是建立在传统的数学控制理论基础上的,它们的控制效果都和采用的被控对象数学模型的精确程度有很大关系。电力系统本质上是一个非线性的大系统,很难获得精确的数学模型。

发明内容

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种发电机组励磁智能控制系统，所述励磁智能控制系统用于控制发电机励磁线圈的电流，该系统包括：

[0007] 电压侦测单元，用于实时检测发电机定子端电压；

[0008] 数据处理单元，用于处理发电机定子端电压，根据预设电压，计算得到电压偏差量e和电压偏差变化率ec；

[0009] PID计算单元，所述PID计算单元采用增量式PID控制算法，根据电压偏差和智能控制单元输入的PID参数输出控制信号；

[0010] 功率放大单元，所述功率放大单元用于将控制信号放大从而实现控制发电机励磁线圈的电流；

[0011] 智能指令表，所述智能指令表用于确定PID计算单元的PID参数，所述智能指令表中存储有多组指令，每组指令由预设电压偏差量和预设电压偏差变化率及其对应的PID参数组成；

[0012] 智能控制单元，用于接收电压偏差量e和电压偏差变化率ec信息，并判断电压偏差量e和电压偏差变化率ec与智能指令表中的预设电压偏差量和预设电压偏差变化率的差值率是否均低于预设差值率，若是，则将指令中的PID参数输入PID计算单元，若否，则选择上述两个差值率之和最低的指令，并指令中的PID参数输入PID计算单元。

[0013] 所述预设差值率为1%-30%。

[0014] 所述多组PID参数通过不同的整定方法整定得到，所述的整定方法为ZN经验法、ZN临界比例度法、ISTE最优整定法、特征面积法、继电自整定法、cohen-coon法、GPM法、SPMA法、最小二乘法模型辨识法、基于加权误差平方积分指标法、最大切线法、近似计算法。

[0015] 所述多组PID参数获取步骤包括：

[0016] 整定得到数组PID参数；

[0017] 选择m组最接近的PID参数KP、KI、KD；

[0018] 在m个KP中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KP数值；

[0019] 在m个KI中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KI数值；

[0020] 在m个KD中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KD数值；

[0021] 将上述n个KP、KI、KD数值中重新组合得到n组PID参数。

[0022] 所述多组PID参数获取步骤包括：

[0023] 整定得到数组PID参数；

[0024] 选择m组最接近的PID参数KP、KI、KD；

[0025] 在m个KP中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KP数值；

[0026] 利用m个坐标（KP，KI）拟合得到m-1次多项式函数，利用该多项式函数和n个KP数值得到n个KI；

[0027] 利用m个坐标（KP，KD）拟合得到m-1次多项式函数，利用该多项式函数和n个KP数值得到n个KD；

[0028] 将上述n个KP、KI、KD数值中重新组合得到n组PID参数。

[0029] 所述励磁智能控制系统还包括智能指令表生成单元，所述智能指令表生成单元包括记录模块和分析存储模块，所述记录模块用于接收数据处理单元的电压偏差量e和电压偏差变化率ec和智能控制单元对应输出的PID参数，所述分析存储模块用于分析在一预设周期内的智能控制单元对应输出的PID参数的控制效果值，若控制效果值达到预设数值，则将该预设周期内的数组PID参数以及对应的电压偏差量e和电压偏差变化率ec储存于智能指令表中，并将数组整定PID参数视为一PID控制组，若控制效果值未达到预设数值，则无存储动作。

[0030] 所述的预设数值通过延迟时间TD、上升时间Tr、调节时间Ts、超调量σ中的一种或几种表征。

[0031] 所述励磁智能控制方法还包括智能指令表整理模块：

[0032] 所述智能指令表整理模块，用于判断未成组的PID控制参数与智能指令表中的PID控制组的PID参数是否完全相同，若是，则在智能指令表中删除该未成组的PID控制参数，若否，则在智能指令表中保留该未成组的PID控制参数。

[0033] 发电机组励磁智能控制方法，所述励磁智能控制方法用于控制发电机励磁线圈的电流，该方法包括以下步骤：

[0034] a.实时检测发电机定子端电压；

[0035] b.处理发电机定子端电压，根据预设电压，计算得到电压偏差量e和电压偏差变化率ec；

[0036] c.接收电压偏差量e和电压偏差变化率ec信息，并判断电压偏差量e和电压偏差变化率ec与智能指令表中的预设电压偏差量和预设电压偏差变化率的差值率是否均低于预设差值率，若是，则该指令中的PID参数为整定PID参数，若否，则选择上述两个差值率之和最低的指令，则该指令中的PID参数为整定PID参数，所述智能指令表用于确定PID计算单元的PID参数，所述智能指令表中存储有多组指令，每组指令由预设电压偏差量和预设电压偏差变化率及其对应的PID参数组成；

[0037] d. 采用增量式PID控制算法，根据电压偏差量e和整定PID参数输出控制信号；

[0038] e．将控制信号放大从而实现控制发电机励磁线圈的电流。

[0039] 所述多组PID参数获取步骤包括：

[0040] 整定得到数组PID参数；

[0041] 选择m组最接近的PID参数KP、KI、KD；

[0042] 在m个KP中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KP数值；

[0043] 在m个KI中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KI数值；

[0044] 在m个KD中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KD数值；

[0045] 将上述n个KP、KI、KD数值中重新组合得到n组PID参数。

[0046] 所述多组PID参数获取步骤包括：

[0047] 整定得到数组PID参数；

[0048] 选择m组最接近的PID参数KP、KI、KD；

[0049] 在m个KP中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KP数值；

[0050] 利用m个坐标（KP，KI）拟合得到m-1次多项式函数，利用该多项式函数和n个KP数值得到n个KI；

[0051] 利用m个坐标（KP，KD）拟合得到m-1次多项式函数，利用该多项式函数和n个KP数值得到n个KD；

[0052] 将上述n个KP、KI、KD数值中重新组合得到n组PID参数。

[0053] 所述励磁智能控制方法还包括智能指令表生成步骤：

[0054] 接收数据处理单元的电压偏差量e和电压偏差变化率ec和整定PID参数，

[0055] 分析在一预设周期内的数个整定PID参数的控制效果值，若控制效果值达到预设数值，则将该预设周期内的数组整定PID参数以及对应的电压偏差量e和电压偏差变化率ec储存于智能指令表中，并将数组整定PID参数视为一PID控制组，若控制效果值未达到预设数值，则无存储动作。

[0056] 所述励磁智能控制方法还包括智能指令表整理步骤：

[0057] 判断未成组的PID控制参数与智能指令表中的PID控制组的PID参数是否完全相同，若是，则在智能指令表中删除该未成组的PID控制参数，若否，则在智能指令表中保留该未成组的PID控制参数。

[0058] 所述的预设数值通过延迟时间TD、上升时间Tr、调节时间Ts、超调量σ中的一种或几种表征。

[0059] 本发明通过预设的智能指令表，能够更快的实现PID参数的整定，同时，采用了不同方法整定得到了数组PID参数，并依据数组PID参数重新生成新的多组PID参数，参考了不同环境的PID参数，使得整定的PID参数能够更加有效地实现励磁的控制，在实现智能化的同时，效率更高。

[0060] 参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。

附图说明

[0061] 图1为典型的励磁系统。

[0062] 图2为本发明的励磁智能控制系统的结构框图示意图。

[0063] 图3为本发明的智能指令表的智能更新结构框图示意图。

[0064] 图4为延迟时间TD、上升时间Tr、调节时间Ts、超调量σ计算方法示意图。

[0065] 电压侦测单元 1

[0066] PID计算单元2

[0067] 功率放大单元3

[0068] 智能指令表4

[0069] 智能指令表生成单元5

[0070] 记录模块51

[0071] 分析存储模块52

[0072] 智能指令表整理模块6

[0073] 数据处理单元7

[0074] 智能控制单元8。

具体实施方式

[0075] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0076] 除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

[0077] 本发明典型的励磁系统之一主要包括电压侦测单元，用于实时检测发电机定子端电压；数据处理单元，用于处理发电机定子端电压，根据预设电压，计算得到电压偏差量e和电压偏差变化率ec；PID计算单元，所述PID计算单元采用增量式PID控制算法，根据电压偏差和智能控制单元输入的PID参数输出控制信号；功率放大单元，所述功率放大单元用于将控制信号放大从而实现控制发电机励磁线圈的电流，从而形成控制循环。

[0078] 此外，本发明典型的励磁系统之一主要部件有:励磁机、电压调节器、功率单元,典型的励磁系统结构如图1：

[0079] 发电机机端电压Ut经量测环节后与给定的参考电压Uref可作比较,其偏差e。进入电压调节器进行放大后,输出电压UR作为励磁机励磁电压,控制励磁机的输出电压Ef,为了励磁系统的稳定运行及改善其动态品质,引入励磁系统负反馈环节,及励磁系统稳定器,一般为一个软反馈环节,又称速度反馈。Us为励磁附加控制信号,这里是电力系统稳定器PSS的输出控制信号。

[0080] 量测环节表示为一个时间常数为TR的惯性环节,TR般取值很小,常予以忽略。电压调节器通常可以用一个超前滞后环节串联一个惯性放大环节来表示。超前滞后环节反映了调节器的相位特性,其中TB、TC取值很小,一般简化系统时可以忽略。惯性放大环节放大倍数为KA,时间常数为TA。可控硅励磁调节器中KA标么值可达几百,时间常数TA约为几十毫秒。励磁机传递函数为计及饱和作用的惯性环节,对他励交流励磁KL=l。对于静止励磁系统,则无励磁机环节。

[0081] PID计算器是根据目标值r(t)和系统实际输出值y(t)形成的偏差值e(t)来实现对被控对象的控制。其控制规律可表示：

[0082]

[0083] 式中Kp为比例系数,TI为积分时间常数, TD为微分时间常数。三者对系统控制性能的影响:

[0084] 比例系数Kp:

[0085] 比例控制是PID控制中最主要的部分,它能线性反映偏差e(t)。加大Kp,可减小稳态误差,提高系统的控制精度,同时使系统变得灵敏、响应速度变得更快,一旦Kp过大,将会出现较大的超调,并产生振荡,降低系统的动态性能。

[0086] 积分时间常数TI:

[0087] 积分控制一般是用来消除或减小系统稳态误差的,其作用的强度是取决于TI。由公式可知, TI越大则积分项起到的作用越弱,因此,加大TI可以减小系统的超调与振荡,使系统更加稳定,但这样不利于消除系统稳态误差。减小TI,则积分作用加强,有利于消除稳态误差,但一旦TI过小,会使系统的动态性能变差。

[0088] 微分时间常数TD

[0089] 微分控制可预测出偏差的变化趋势。加大TD,则系统响应变快,而且超调量会相应减小,但这会使得系统抗干扰能力下降。

[0090] 数字PID控制器是伴随着计算机技术的发展而应运而生的,它是在原有模拟系统的基础上发展而来,在计算机上实现PID控制须对原有连续系统的数学模型进行离散化。即:

[0091]

[0092] 式中T为采样周期,k为采样序列,k=0,1,2,3,…。为了书写方便,将e(kT)简化为e(k)。计算可得离散PID表达式:

[0093]

[0094] 即：

[0095]

[0096]

[0097] 推导得增量式PID控制算法:

[0098] 。

[0099] 如图2所示，发电机组励磁智能控制系统，所述励磁智能控制系统用于控制发电机励磁线圈的电流，该系统包括：

[0100] 电压侦测单元，用于实时检测发电机定子端电压；

[0101] 数据处理单元，用于处理发电机定子端电压，根据预设电压，计算得到电压偏差量e和电压偏差变化率ec；

[0102] PID计算单元，所述PID计算单元采用增量式PID控制算法，根据电压偏差和智能控制单元输入的PID参数输出控制信号；

[0103] 功率放大单元，所述功率放大单元用于将控制信号放大从而实现控制发电机励磁线圈的电流；

[0104] 智能指令表，所述智能指令表用于确定PID计算单元的PID参数，所述智能指令表中存储有多组指令，每组指令由预设电压偏差量和预设电压偏差变化率及其对应的PID参数组成；

[0105] 智能控制单元，用于接收电压偏差量e和电压偏差变化率ec信息，并判断电压偏差量e和电压偏差变化率ec与智能指令表中的预设电压偏差量和预设电压偏差变化率的差值率是否均低于预设差值率，若是，则将指令中的PID参数输入PID计算单元，若否，则选择上述两个差值率之和最低的指令，并指令中的PID参数输入PID计算单元。

[0106] 本发明所述的预设差值率=|(电压偏差量-预设电压偏差量)/ 预设电压偏差量*100%|；或预设差值率=|(电压偏差变化率-预设电压偏差变化率)/ 预设电压偏差变化率*
100%|。预设差值率均为正数。

[0107] 所述预设差值率为1%-30%。通过预设差值率的调整，可以有效降低智能指令表中的指令的数量，随着计算机速度的提高，预设差值率可以降低。

[0108] 通过设置一定的预设差值率以及采用e和ec来调整PID参数， PID计算过程中PID参数可自整定。同时本发明的PID参数自整定方法简单，容易实现，没有复杂的逻辑运算。同时，该方法更容易实现PID参数的智能学习，实现了励磁系统的智能控制。

[0109] 所述多组PID参数通过不同的整定方法整定得到，所述的整定方法为ZN经验法、ZN临界比例度法、ISTE最优整定法、特征面积法、继电自整定法、cohen-coon法、GPM法、SPMA法、最小二乘法模型辨识法、基于加权误差平方积分指标法、最大切线法、近似计算法。

[0110] 上述方法均是本领域的常用方法，这些整定方法均具有不错的整定效果，但是在不同的领域和环境中，部分整定方法可能会更接近理想值。正是基于这种原因，本发明采用了多个整定参数，用于发电机的PID计算单元中。

[0111] 所述多组PID参数获取步骤包括：

[0112] 整定得到数组PID参数；

[0113] 选择m组最接近的PID参数KP、KI、KD；

[0114] 在m个KP中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KP数值；

[0115] 在m个KI中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KI数值；

[0116] 在m个KD中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KD数值；

[0117] 将上述n个KP、KI、KD数值中重新组合得到n组PID参数。

[0118] 例如，通过最大切线法、特征面积法和近似计算法分别整定本发明的发电机励磁系统参数，得到三组PID参数：

[0119] 10、20、50；

[0120] 14、24、40；

[0121] 12、25、45；

[0122] 按照0.8的间距，得到6个数值10、10.8、11.6、12.4、13.2、14；

[0123] 按照1的间距，得到6个数值20、21、22、23、24、25；

[0124] 按照2的间距，得到6个数值40、42、44、46、48、50；

[0125] 重新组合得到6组PID参数：

[0126] 10、20、40；

[0127] 10.8、21、42；

[0128] 11.6、22、44；

[0129] 12.4、23、46；

[0130] 13.2、24、48；

[0131] 14、25、50。

[0132] 当然，上述数据也可以随机组合。

[0133] 将可能出现的e和ec数值列出，例如，e取-3，0，3，ec取-6，0，6。

[0134] 则将e与ec的组合全部列出，并随机与前述的9组PID参数配对。

[0135] 此外，为了获得更好的整定效果，也可以随机选择例如1024组甚至更多e与ec的组合与PID参数组合成智能指令表。

[0136] 所述多组PID参数获取步骤包括：

[0137] 整定得到数组PID参数；

[0138] 选择m组最接近的PID参数KP、KI、KD；

[0139] 在m个KP中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KP数值；

[0140] 利用m个坐标（KP，KI）拟合得到m-1次多项式函数，利用该多项式函数和n个KP数值得到n个KI；

[0141] 利用m个坐标（KP，KD）拟合得到m-1次多项式函数，利用该多项式函数和n个KP数值得到n个KD；

[0142] 将上述n个KP、KI、KD数值中重新组合得到n组PID参数。

[0143] 本发明中，形如 f(x)=anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0的函数，叫做多项式函数。利用多项式函数，可以有效地获得更多的PID参数KP、KI、KD。

[0144] 如图3所示，所述励磁智能控制系统还包括智能指令表生成单元，所述智能指令表生成单元包括记录模块和分析存储模块，所述记录模块用于接收数据处理单元的电压偏差量e和电压偏差变化率ec和智能控制单元对应输出的PID参数，所述分析存储模块用于分析在一预设周期内的智能控制单元对应输出的PID参数的控制效果值，若控制效果值达到预设数值，则将该预设周期内的数组PID参数以及对应的电压偏差量e和电压偏差变化率ec储存于智能指令表中，并将数组整定PID参数视为一PID控制组，若控制效果值未达到预设数值，则无存储动作。

[0145] 所述的预设数值通过延迟时间TD、上升时间Tr、调节时间Ts、超调量σ中的一种或几种表征。

[0146] 本发明的延迟时间TD、上升时间Tr、调节时间Ts、超调量σ的通过如图4表示的方式计算得到，横坐标为时间，纵坐标为电压或电流。

[0147] 延迟时间TD从励磁系统输入阶跃信号到系统开始呈现响应的时间。

[0148] 上升时间Tr响应值从稳态值的10%上升到90%所需的时间。

[0149] 峰值时间Tp响应值超过稳态值达到第一峰值所需的时间。

[0150] 调节时间Ts响应值达到稳态值士5%误差范围内所需的时间。

[0151] 超调量σ%在响应过程中,系统超调量的定义为与峰值时间Tp对应的系统峰值响应输出量(h(Tp)和稳态值(h(∞))之差,表示如下：

[0152] 。

[0153] 表征方法可以采用延迟时间TD、上升时间Tr、调节时间Ts、超调量σ中的一种或几种赋予一定的权重，并求和得到一数值，例如，延迟时间TD、上升时间Tr、调节时间Ts、超调量σ可单独作为表征，也可以将延迟时间TD、上升时间Tr、调节时间Ts，赋予相同或不同的权重，并计算得到一时间数值，分析一段时间内控制参数的控制效果值，计算得到控制效果值，与预设数值比较，若控制效果值达到预设数值，即低于或者等于预设值，则将该段时间内的数个指令组合储存。也可以以调节时间Ts、超调量σ来表征控制效果，设置一时间标准Ts和标准超调量σm，计算Ts/Ts与σ/σm的和，得到控制效果值，与预设数值比较，若控制效果值达到预设数值，即低于或者等于预设值，则将该段时间内的数个指令组合储存。也可以将Ts/Ts与σ/σm分别设置不同的权重，如，Ts/Ts的权重为30%，σ/σm的权重为70%，计算得到控制效果值。一般来说，前述的一段时间如图2所示，可以采用时间0-16。

[0154] 所述励磁智能控制方法还包括智能指令表整理模块：

[0155] 所述智能指令表整理模块，用于判断未成组的PID控制参数与智能指令表中的PID控制组的PID参数是否完全相同，若是，则在智能指令表中删除该未成组的PID控制参数，若否，则在智能指令表中保留该未成组的PID控制参数。

[0156] 通过智能指令表整理模块，可以将多余的指令删除，从而控制智能指令表的数量，降低指令发出的延迟。

[0157] 例如，有智能指令表含有1024组指令，在励磁系统稳态时,施加负向15%的电压脉冲干扰信号，分别有第109，100，880，132，555，34，870，546，90，345，432，589，901，1000，232，478，641，478组智能指令表被输出，智能指令表生成单元记录上述指令组，并分析上述指令组的控制效果，以超调量σ未超过10%为标准，该控制效果值为8%，则该组指令控制效果满足要求，将上述地109，100，880，132，555，34，870，546，90，345，432，589，901，1000，232，
478，641，478作为一个控制指令组，按照该顺序储存入智能指令表中。

[0158] 而在智能指令表整理模块中，如果880，132，555是因为指令符合预设的要求，e与ec没有改变而储存如智能指令表中，则在智能指令表整理模块中与刚储存如智能指令表中的控制指令组的880，132，555数据完全相同，所以在智能指令表整理模块中，如果880，132，555数据没有形成指令组，则多余的880，132，555数据将被删除。此外，形成指令组的指令在智能指令表整理模块中不会被删除。

[0159] 同时，也可以看出，除了880，132，555组指令，其他新储存入智能指令表中的指令都是新的不同的指令，经过大量数据的学习，可以有效消除前期指令的因为人为的指定带来的影响。

[0160] 通过上述的重新组合，可以大大节省指令发出的时间，提高指令反馈速度。同时，通过指令的学习，智能控制系统将会学习得到一系列固定的指令组，用来应对发电机组遇到的干扰信号。

[0161] 发电机组励磁智能控制方法，所述励磁智能控制方法用于控制发电机励磁线圈的电流，该方法包括以下步骤：

[0162] a.实时检测发电机定子端电压；

[0163] b.处理发电机定子端电压，根据预设电压，计算得到电压偏差量e和电压偏差变化率ec；

[0164] c.接收电压偏差量e和电压偏差变化率ec信息，并判断电压偏差量e和电压偏差变化率ec与智能指令表中的预设电压偏差量和预设电压偏差变化率的差值率是否均低于预设差值率，若是，则该指令中的PID参数为整定PID参数，若否，则选择上述两个差值率之和最低的指令，则该指令中的PID参数为整定PID参数，所述智能指令表用于确定PID计算单元的PID参数，所述智能指令表中存储有多组指令，每组指令由预设电压偏差量和预设电压偏差变化率及其对应的PID参数组成；

[0165] d. 采用增量式PID控制算法，根据电压偏差量e和整定PID参数输出控制信号；

[0166] e．将控制信号放大从而实现控制发电机励磁线圈的电流。

[0167] 所述多组PID参数获取步骤包括：

[0168] 整定得到数组PID参数；

[0169] 选择m组最接近的PID参数KP、KI、KD；

[0170] 在m个KP中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KP数值；

[0171] 在m个KI中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KI数值；

[0172] 在m个KD中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KD数值；

[0173] 将上述n个KP、KI、KD数值中重新组合得到n组PID参数。

[0174] 所述多组PID参数获取步骤包括：

[0175] 整定得到数组PID参数；

[0176] 选择m组最接近的PID参数KP、KI、KD；

[0177] 在m个KP中的最大数值和最小数值之间等间距取n个KP数值；

[0178] 利用m个坐标（KP，KI）拟合得到m-1次多项式函数，利用该多项式函数和n个KP数值得到n个KI；

[0179] 利用m个坐标（KP，KD）拟合得到m-1次多项式函数，利用该多项式函数和n个KP数值得到n个KD；

[0180] 将上述n个KP、KI、KD数值中重新组合得到n组PID参数。

[0181] 本发明中，形如 f(x)=anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0的函数，叫做多项式函数。利用多项式函数，可以有效地获得更多的PID参数KP、KI、KD。

[0182] 所述励磁智能控制方法还包括智能指令表生成步骤：

[0183] 接收数据处理单元的电压偏差量e和电压偏差变化率ec和整定PID参数，

[0184] 分析在一预设周期内的数个整定PID参数的控制效果值，若控制效果值达到预设数值，则将该预设周期内的数组整定PID参数以及对应的电压偏差量e和电压偏差变化率ec储存于智能指令表中，并将数组整定PID参数视为一PID控制组，若控制效果值未达到预设数值，则无存储动作。

[0185] 所述励磁智能控制方法还包括智能指令表整理步骤：

[0186] 判断未成组的PID控制参数与智能指令表中的PID控制组的PID参数是否完全相同，若是，则在智能指令表中删除该未成组的PID控制参数，若否，则在智能指令表中保留该未成组的PID控制参数。

[0187] 所述的预设数值通过延迟时间TD、上升时间Tr、调节时间Ts、超调量σ中的一种或几种表征。

[0188] 通过上述的智能控制，可以有效控制励磁线圈电流的输出，使得发电机组的电压输出稳定，在面对不同干扰时，相对于其他智能控制系统，整体控制效果好，适应性强。相对于其他智能控制系统，由于将整定数据预先导入，规则库更简单有效，处理快速。

[0189] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。