[發明專利]一種動態調節積分上限值的改進PID控制算法

在審

• 申請號: 202010015458.X
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111176112A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 楊榮華;許明軍;朱禎;金志勇;楊林
• 申請（專利權）人: 深圳市康燦新能源科技有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 深圳市深可信專利代理有限公司 44599
• 代理人: 萬永泉

本發明提供一種動態調節積分上限值的改進PID控制算法，包括如下步驟：步驟1：確定電壓環算法流程；步驟2：確定電流環算法流程；步驟3：輸出系統最終控制量。本發明以傳統的LLC拓撲的數字控制電源為例來加以闡述，實際控制結構為輸出電壓環與輸出電流環并行的控制結構，最終系統的輸出取兩個環路計算輸出的最小值；本發明能大幅提升數字電源的動態響應，提高產品的穩定性與可靠性。

技術領域

本發明屬于數字化控制技術領域，尤其涉及一種動態調節積分上限值的改進PID控制算法。

背景技術

數字化控制技術在電源開發、電機控制、光伏發電等功率轉換領域得到了大規模的應用于實踐，PID控制是眾多控制算法(包括線性和非線性控制算法、智能控制算法等)中實現最為簡單、應用最為成熟的一種典型控制算法，它具有無需在線辨識、對被控對象精確模型識別度不高、魯棒性能好的優點，因而得到工程界越來越廣泛的應用與實現。

現有的PID控制算法還是基于傳統的PID算法思想而設計的，它出現的年代也最為久遠，已經被工程界證明是行之有效的一種算法。該算法最為突出的缺點是在計算的過程中不能很好地控制積分運算的增長上限，隨著電源的輸出功率逐漸增大，積分量會逐漸累積，雖然我們可以使用電源輸出最大功率時所對應的積分上限值來作為整個功率輸出范圍的積分上限值，但是當電源沒有工作在最大功率時，突然進行卸載動作，積分量也會從該固定的上限值逐漸減少到當前輸出功率所對應的積分量，整個退積分幅度非常大，過程變化緩慢，會導致電源動態響應緩慢，不利于產品的穩定性與可靠性。

因此，對傳統的PID算法進行改進，使其能大幅提升數字電源的動態響應，對于提高產品的穩定性與可靠性具有很強的現實意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種動態調節積分上限值的改進PID控制算法，能大幅提升數字電源的動態響應，提高產品的穩定性與可靠性。

術語解釋：PID控制：比例、積分、微分控制。

該技術應用產品：數字電源、電機控制、化工生產等。

為達到上述目的，本發明主要提供如下技術方案：

一種動態調節積分上限值的改進PID控制算法，包括如下步驟：

步驟1：確定電壓環算法流程，具體如下：

(1)、計算參考量ref_v與檢測量O_v的偏差：

e_v(k)＝ref_v-O_v

式中，ref_v為電壓環參考量，O_v為電壓環檢測量，e_v(k)為電壓環當前周期誤差量；

(2)、計算PID的輸出：

U_vt(k)＝K_pv*e(k)+I_v(k)+K_dv*(e_v(k)-e_v(k-1))

式中，U_vt(k)為電壓環當前周期環路輸出量，e_v(k)為電壓環當前周期誤差量，e_v(k-1)為電壓環前一周期誤差量，I_v(k)為電壓環當前周期積分量，K_pv為電壓環積分系數，K_dv為電壓環微分系數；

(3)、輸出限幅度：

式中，U_vsat為電壓環飽和輸出量，U_max為最大輸出量，U_min為最小輸出量；