PSCAD中的控制系统模块

1. Gain （增益）

增益组件把输入信号与指定的因子相乘。可以输入一个变量名代替此因子所填的数字。

2. Differential Lag or Forgetting Function （微分延迟或遗忘函数）

微分延迟组件用作一阶高通滤波器，有时也叫做冲蚀函数、改变函数、或者遗忘函数。输出可以随之置为用户指定的值。对此函数的解法如下，基于时间常数T 的值。

()()()()()t

t

T

T

Q t Q t t e

X t X t t e

-∆-∆=-∆+--∆g g

如果T ＝0，则有：

()0.0Q t =

输出为：

()()()Y t G t Q t =g

这里：

()Y t ＝输出信号； ()X t ＝输入信号；

()G t ＝增益因子（可为变量）

T ＝ 时间常数；

t ∆＝时间步长。

3. Derivative with a Time Constant （带时间常数的微分环节）

微分函数决定了信号变化的速率。但此模块有放大噪声的趋势。为了将噪声的干扰降至最小，尤其是在计算步长小而微分时间常数大的情况下，可能需要给它加一个噪声滤波器。

4. Lead-Lag （前导延迟环节）

本组件模拟了一个带增益的前导延迟函数，它的输出可随时由用户重置为指定的值。最大最小输出限制内部指定。

对此函数的解法基于时间常数1T 和2T ，过程如下所示：

()()()()()()2

2

21

2

1t t t

T T T T Q t Q t t e

X t e X t X t t e T -∆-∆-∆⎛⎫=-∆+-+--∆ ⎪ ⎪⎝⎭

g g g g 如果20T =，则类似与PI 控制器：

()()()()()1

T Q t X t X t X t t t

=+

--∆∆g 如果10T =且20T =，则类似与增益环节：

()()Q t X t =

输出为：

()()()Y t G t Q t =g

这里：

()Y t ＝输出信号； ()X t ＝输入信号；

()G t ＝增益因子（可为变量）；

T ＝时间常数（可为变量）；

t ∆＝时间步长。

5. Real Pole （实极点）

本组件仿真了一个延时或“实极点”函数，这里的输出可以在任何时候重置成用户规格化的值。输入信号在被处理之前与增益因子G （t ）成比例。时域算法基于梯形法。 本函数的解法如下：

()()()1t

t

T

T

Q t Q t t e

X t e -∆-∆⎛⎫=-∆+- ⎪⎝⎭

g g

那么输出就为：

()()()Y t G t Q t =g

这里：

()Y t ＝输出信号；

()X t ＝输入信号； ()G t ＝增益因子（可变）；

T ＝时间常数（可变）；

t∆＝时间步长。

6.Delay Function（延迟函数）

e-，这里T是延迟的时间，s是拉氏算子。输入信号延迟函数模拟了拉氏表达式sT

置于队列中，随着时间的推进，信号值移入队列尾部并放置到输出line上。

如果延迟时间大得超过了时间步长t∆，则队列可能会变得过于庞大。为了避免出现这样的情况，采用了抽样的方法。在指定的延迟时间中对输入值采样N 次，只将采样值置于队列中。

另外，在满足减少存储空间的前提下，同时还必须保证采样的数量对于保持延迟信号的精度来说是足够的。由于输出的阶梯特性，需要引入一个额外的大为为时延/(2*N)的延迟。用以补偿内部轻微减少延迟时间的效应。如果需要的话，可以采用一截延迟环节来对延迟环节的输出进行滤波，以平滑抽样所造成的阶梯效应。

7.Square（平方）

本组件将输入信号与其自身相乘。

8.Square Root（平方根）

本组件计算输入的算术平方根。每个正数都有两个平方根，一个为正一个为负，算术平方根定义为正的那个平方根的值。在实数域中，平方根对负数都没有定义，因此要求输入必须为正。本组件负的输入时输出为零。

9.Absolute Value（绝对值）

本组件给出输入信号的绝对值。

10.T rigonometric Functions（三角函数）

Standard trigonometric functions.

本组件实现标准的三角函数功能。Tan函数在

1

2

nπ

⎛⎫

+

⎪

⎝⎭

时奇异，因此应避

免输入这些值。而ArcSin和ArcCos要求输入的值域范围为[-1.0,+1.0]，需避免超出此值域。

11.I mpulse Generator（脉冲发生器）

脉冲发生器用来确定线性控制系统的频率响应。其可以产生指定频率的脉冲序列。在对控制系统进行分析之前，为了使得暂态响应逐渐变弱，需要使用一些脉冲通过控制系统。当然频率可以置零，仅发送一个脉冲给控制系统，即可以观测到频率响应。

如果使用插值法，此组件在每生成一个脉冲的同时也生成了插值信息。对应于脉冲的准确时间的插值时间非零，以保证脉冲无论何时都不会落在时间步长坐标上。这就有效的祛除了组件对设备步长的依赖性，即使时间步长增加也能保持精度。

12.G eneric Transfer Function（通用传递函数）

此传递函数由三段直线组成，有两个交点（LI, LO）和（UI, UO），是一分段连

续函数。如果所需多于三段直线的话，可以采用XY Transfer Function组件

13.L imiting Function（限制函数）

限制函数或“硬性限制器”在输入信号落入其最高和最低限值之内时输出输入信号。如果信号超出了限值，输出值就停留在限值上。

14.N on-Linear Gain（非线性增益）

非线性增益组件用以强化或弱化大的信号波动。当输入信号在一指定的区域中时，采用“低增益”。如果输入信号离开这一区域，则给以“高增益”。此传递函数是连续的，因此信号在从一个增益变为另一个增益时，不会出现跳变。

15.S ingle Input Comparator（单输入比较器）

本组件输出两个值，取决于输入信号是高于还是低于输入的门槛值。如果允许插值兼容性的话，则可输出由器件生成的插值信息（即输入信号刚好过门槛值的确切时间点）。运用了插值后，本组件甚至在较大的时间步长时仍能保持精度。