AGC 把目标功率交给功率控制器,控制器能动的只有一样:一串脉冲——驱动调速器、一点一点挪导叶。 脉冲怎么发,决定了机组是台阶式地爬上去,还是贴着目标线滑进去。
目标功率从调度下来,控制器拿它和实际出力相减,得偏差 e。能做的动作只有改变导叶开度——被脉冲一拍一拍推过去。
导叶不是开关。它由调速器驱动,只能按一定速度开/关,出力变化总带延迟与惯性。
脉冲是唯一的动作单位。发一个脉冲,导叶朝给定方向挪一点;不发,它停在那儿。控制器的全部自由是"何时发、发多宽"。
于是只剩两条路。按固定节拍发固定宽度(等周期),或让脉宽跟着偏差连续变化(PID)。下面接进同一台机组,自己动手跑。
每隔固定采样周期 Ts 看一眼偏差,发若干个宽度完全相同的脉冲。偏差大多发几个,偏差小少发。每个脉冲推导叶走 Δt 秒,出力涨固定一档 ΔP₁。
脉冲宽度固定,出力只能落在 ΔP₁ 的整数倍上,就像只有 1 元硬币去找 3.7 元的零钱,只能给 4 或 3 元。
Ts 是它的反应间隔。偏差在两次采样之间怎么变,控制器根本不知道。周期越长,越像隔很久才瞄一眼。
最后一格如果超过偏差本身,就只能不发。那个够不着的一点点,就是稳态误差。档位越粗,残差越大。
采样快得多,脉宽不再固定。偏差大脉宽就宽,偏差小了脉宽自动收窄。它不是给"档",而是给"量"——这正是它能贴着目标线走进去的原因。
比例项看"现在"。偏差还剩多少,就按比例给多大的脉宽。只靠它永远差一点点。
积分项看"过去"。把一路上欠下的偏差累加起来。还欠着就继续加码,直到静差被抹平。
微分项看"未来"。偏差收得越快,它越早松手,抑制冲过头。代价是对噪声敏感。
同样的目标 50% → 82%,同样的机组惯性,只有脉冲发放方式不同。指标按当前参数实时算出,改任一滑块都会刷新。
| 指标 | 等周期调制 | PID 调制 | 差值 |
|---|---|---|---|
| 调节时间进入 ±2% 并保持 | — | — | — |
| 超调量超过目标的最大值 | — | — | — |
| 稳态误差末段 8 s 平均残差 | — | — | — |
| 控制事件数实际发出的脉冲个数 | — | — | — |
| IAE误差绝对值积分(越小越好) | — | — | — |
| 单次修正幅度一个脉冲的出力增量 | — | — |
等周期调制把脉冲当筹码——一次一枚,数着给;PID 调制把脉冲当旋钮——要多少给多少。前者赢在简单可靠,后者赢在精度速度。理解了这一点,再看任何一台机组的功率控制逻辑,都只是在回答同一个问题:这一拍,该发多宽。