基于PID算法的开关电源控制例程

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PID控制原理和实例

PID控制原理和实例

PID控制原理和特点143401010529 二班李卓奇工程实际中,应用最为广泛调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID 控制,又称PID调节。

PID控制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制主要技术之一。

当被控对象结构和参数不能完全掌握,或不到精确数学模型时,控制理论其它技术难以采用时,系统控制器结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。

即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能有效测量手段来获系统参数时,最适合用PID控制技术。

PID控制,实际中也有PI和PD控制。

PID 控制器就是系统误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制。

1、比例控制(P):比例控制是最常用的控制手段之一,比方说我们控制一个加热器的恒温100度,当开始加热时,离目标温度相差比较远,这时我们通常会加大加热,使温度快速上升,当温度超过100度时,我们则关闭输出,通常我们会使用这样一个函数e(t) = SP – y(t)-u(t) = e(t)*PSP——设定值e(t)——误差值y(t)——反馈值u(t)——输出值P——比例系数滞后性不是很大的控制对象使用比例控制方式就可以满足控制要求,但很多被控对象中因为有滞后性。

也就是如果设定温度是200度,当采用比例方式控制时,如果P选择比较大,则会出现当温度达到200度输出为0后,温度仍然会止不住的向上爬升,比方说升至230度,当温度超过200度太多后又开始回落,尽管这时输出开始出力加热,但温度仍然会向下跌落一定的温度才会止跌回升,比方说降至170度,最后整个系统会稳定在一定的范围内进行振荡。

如果这个振荡的幅度是允许的比方说家用电器的控制,那则可以选用比例控制2、比例积分控制(PI):积分的存在是针对比例控制要不就是有差值要不就是振荡的这种特点提出的改进,它常与比例一块进行控制,也就是PI控制。

开关电源.基于PID控制方式的Buck电路的综合设计

开关电源.基于PID控制方式的Buck电路的综合设计

.专业资料分享.目录第一章绪论 (1)1.引言 (1)第二章实验目的 (2)第三章实验要求 (3)3.1设计指标 (3)3.2 Buck主电路的参数设计 (3)3.3用Matla软件参数扫描法计算 (4)3.4原始系统的设计 (6)3.5补偿网络的设计 (8)3.6总电路图的仿真 (12)第四章心得体会 ..................................................................................................................... . (14)第一章绪论1.引言现代自动化控制中,参数的自动控制占有很大的比例,这些控制多采用P、I、D的组合通常情况下,对系统的动态过程利用微分方程经拉普拉斯变换导出时间函数,可得到输出量的时间函数,但要得到系统的动态响应曲线,其计算量庞大。

因而在一般情况下对控制结果很难得到精确的预见。

矩阵实验室(Matrix laboratory,MATLAB)软件是一个适用于科学计算和工程应用的数学软件系统,历尽20多年的发展,现已是IEEE组织认可的最优化的科技应用软件。

该软件有以下特点:数值运算功能强大;编程环境简单;数据可视化功能强;丰富的程序工具箱;可扩展性能强等。

开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,开关电源比普通线性电源体积小,轻便化,更便于携带。

常用的控制器有比例积分(PI)、比例微分(PD)、比例-积分-微分(PID)等三种类型。

PD控制器可以提供超前的相位,对于提高系统的相位裕量、减少调节时间等十分有利,但不利于改善系统的控制精度;PI控制器能够保证系统的控制精度,但会引起相位滞后,是以牺牲系统的快速性为代价提高系统的稳定性;PID控制器兼有二者的优点,可以全面提高系统的控制性能,但实现与调试要复杂一些。

本文中介绍基于PID控制器的Buck电路设计。

基于某PID控制方式的8A开关电源Psim

基于某PID控制方式的8A开关电源Psim

基于PID控制方式的8A开关电源Psim仿真研究学院:电气与光电学院专业:电气工程及其自动化班级:姓名:学号:时间:2016年04月04日1、绪论开关调节系统常见的控制对象,包括单极点型控制对象、双重点型控制对象等。

为了使某个控制对象的输出电压保持恒定,需要引入一个负反馈。

粗略的讲,只要使用一个高增益的反相放大器,就可以达到使控制对象输出电压稳定的目的。

但就一个实际系统而言,对于负载的突变、输入电压的突升或突降、高频干扰等不同情况,需要系统能够稳、准、快地做出合适的调节,这样就使问题变得复杂了。

例如,已知主电路的时间常数较大、响应速度相对缓慢,如果控制的响应速度也缓慢,使得整个系统对外界变量的响应变得很迟缓;相反如果加快控制器的响应速度,则又会使系统出现振荡。

所以,开关调节系统设计要同时解决稳、准、快、抑制干扰等方面互相矛盾的稳态和动态要求,这就需要一定的技巧,设计出合理的控制器,用控制器来改造控制对象的特性。

常用的控制器有比例积分(PI)、比例微分(PD)、比例-积分-微分(PID)等三种类型。

PD控制器可以提供超前的相位,对于提高系统的相位裕量、减少调节时间等十分有利,但不利于改善系统的控制精度;PI控制器能够保证系统的控制精度,但会引起相位滞后,是以牺牲系统的快速性为代价提高系统的稳定性;PID控制器兼有二者的优点,可以全面提高系统的控制性能,但实现与调试要复杂一些。

本文中介绍基于PID控制器的Buck电路设计。

2、基于PID控制方式的Buck电路的综合设计Buck变换器最常用的电力变换器,工程上常用的正激、半桥、全桥及推挽等均属于Buck族。

现以Buck变换器为例,根据不同负载电流的要求,设计功率电路,并采用单电压环、电流-电压双环设计控制环路。

2.1设计指标输入直流电压(V IN):10V;输出电压(V O):5V;输出电流(I I N):8A;输出电压纹波(V rr):50mV;基准电压(V ref):1.5V;开关频率(f s):100kHz。

写一段pid算法例程

写一段pid算法例程

写一段pid算法例程以下是一个简单的PID控制算法的例程:```// 定义PID参数float Kp = 1; // 比例系数float Ki = 0.1; // 积分系数float Kd = 0.01; // 微分系数// 定义PID变量float error = 0; // 误差float last_error = 0; // 上一次的误差float integral = 0; // 积分项// 定义输入输出变量float setpoint = 50; // 目标值float input = 0; // 输入值float output = 0; // 输出值void PID_Control() {// 计算误差error = setpoint - input;// 计算积分项integral += error;// 避免积分饱和if (integral > 100) {integral = 100;}if (integral < -100) {integral = -100;}// 计算微分项float derivative = error - last_error;// 更新上次误差last_error = error;// 计算输出值output = Kp * error + Ki * integral + Kd * derivative;// 避免输出饱和if (output > 100) {output = 100;}if (output < -100) {output = -100;}// 输出控制信号digitalWrite(12, output);}```该例程中,通过设置比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd的大小来调节PID算法的效果。

在实际的项目中,这些系数需要根据具体的控制器性能和控制对象特性进行调整。

基于某PID控制方式的9A开关电源Multisim

基于某PID控制方式的9A开关电源Multisim

基于PID控制方式的9A开关电源Multisim仿真研究学院:电光学院专业:电气工程及其自动化班级::学号:目录1.引言 (3)2.基于PID控制方式的Buck电路的综合设计 (3)2.1设计指标 (3)2.2 Buck主电路的参数设计 (4)2.3用Multisim软件参数扫描法计算 (5)3.PID补偿网络设计 (8)3.1主电路直流增益计算 (8)3.2补偿网络的设计:控制方式为PID (9)3.3变换器传递函数及波特图 (11)4. Buck变换器的负载突加突卸仿真 (12)4.1总电路图的设计如图 (12)4.2突加突卸80%负载 (14)5. 小结 (15)参考文献 (15)1.引言开关调节系统常见的控制对象,包括单极点型控制对象、双重点型控制对象等。

为了使某个控制对象的输出电压保持恒定,需要引入一个负反馈。

粗略的讲,只要使用一个高增益的反相放大器,就可以达到使控制对象输出电压稳定的目的。

但就一个实际系统而言,对于负载的突变、输入电压的突升或突降、高频干扰等不同情况,需要系统能够稳、准、快地做出合适的调节,这样就使问题变得复杂了。

例如,已知主电路的时间常数较大、响应速度相对缓慢,如果控制的响应速度也缓慢,使得整个系统对外界变量的响应变得很迟缓;相反如果加快控制器的响应速度,则又会使系统出现振荡。

所以,开关调节系统设计要同时解决稳、准、快、抑制干扰等方面互相矛盾的稳态和动态要求,这就需要一定的技巧,设计出合理的控制器,用控制器来改造控制对象的特性。

常用的控制器有比例积分(PI)、比例微分(PD)、比例-积分-微分(PID)等三种类型。

PD控制器可以提供超前的相位,对于提高系统的相位裕量、减少调节时间等十分有利,但不利于改善系统的控制精度;PI控制器能够保证系统的控制精度,但会引起相位滞后,是以牺牲系统的快速性为代价提高系统的稳定性;PID控制器兼有二者的优点,可以全面提高系统的控制性能,但实现与调试要复杂一些。

PID控制原理详解及实例说明

PID控制原理详解及实例说明

PID控制原理详解及实例说明PID控制是一种常用的控制算法,它能够在工业控制系统中实现对各种参数的精确控制。

PID分别代表比例(proportional)、积分(integral)和微分(derivative),这三个参数共同决定了控制系统的输出。

在本文中,我们将详细介绍PID控制的原理,并通过一个实例来说明PID控制的应用。

**PID控制原理**PID控制算法的基本原理是通过反馈来调节控制系统的输出值,使其与期望值尽可能接近。

PID控制器根据当前的误差值(e),积分项(i)和微分项(d)来计算控制输出(u)。

具体来说,控制输出可以表示为以下公式:\[ u(t)=K_p \cdote(t)+K_i\cdot\int{e(t)dt}+K_d\cdot\frac{de(t)}{dt} \]其中,\(K_p\)、\(K_i\)和\(K_d\)分别是比例增益、积分增益和微分增益。

比例项用于根据误差信号的大小来调整输出,积分项用于修正系统的静态误差,微分项用于预测误差的变化趋势。

通过调节这三个参数的数值,可以使PID控制器在不同的控制情况下获得最佳性能。

**实例说明**为了更好地理解PID控制的应用,我们以一个简单的温度控制系统为例进行说明。

假设我们需要设计一个PID控制器来维持一个恒定的温度值,控制系统的输入是一个加热元件的功率,输出是系统的温度。

首先,我们需要建立一个数学模型来描述系统的动态特性。

假设系统的温度动态可以由以下微分方程描述:\[ \tau \cdot \frac{dT(t)}{dt}+T(t)=K \cdot P(t) \]其中,\(T(t)\)代表系统的温度,\(P(t)\)代表加热元件的功率,\(\tau\)代表系统的时间常数,\(K\)代表系统的传递函数。

接下来,我们可以根据这个数学模型来设计PID控制器。

首先,我们需要对系统进行参数调试,确定合适的比例增益\(K_p\)、积分增益\(K_i\)和微分增益\(K_d\)。

基于双闭环模糊PID控制器的开关电源控制的设计

基于双闭环模糊PID控制器的开关电源控制的设计

基于双闭环模糊PID控制器的开关电源控制的设计电压调节模块(Voltage Regulator Module,VRM)具有低压大电流输出、快速负载变化响应、高输出稳定度等特点,主要应用于CPU 等对供电电源有特殊要求的集成电路芯片的供电。

然而随着集成电路技术的迅速发展,晶体管体积迅速减小、单芯片晶体管数迅速增加。

这样的半导体制造技术发展趋势已经使得集成电路芯片的供电电压越来越低,负载电流越来越大,负载变化速度越来越快、幅度越来越大。

集成电路芯片这样的越来越严酷的供电要求需要VRM 的性能有新的提升。

同时性能的提升需要传统控制方法有新的发展和变化。

传统的模拟控制器自Unitrode 公司推出UC1842 系列以来便通常采用双闭环控制方法。

在这种控制器中需要一定的三角波信号作为峰值电流控制模式,或V2 控制模式的控制内环输入信号。

故在这样的控制律下一般采用输出滤波电感的电流纹波或输出滤波电容的电压纹波作为控制器内环反馈信号。

但采用输出滤波电感的电流纹波信号作为控制器输入使控制器无法直接获得负载电流信号。

所以该方法在采样环节存在固有的响应延迟问题。

而采用输出滤波电容的电压纹波信号作为控制器反馈输入信号虽然可加快负载变化的反馈速度。

但随着集成电路供电电压的不断降低,其对电源输出电压的纹波要求不断提高,输出电压纹波必须越来越小。

从而输出滤波电容的电压纹波作为控制器的反馈信号必然越来越微弱,信噪比越来越低,越来越容易受到外部干扰。

所以传统的双闭环控制律存在一定的缺陷,同时这一缺陷已经越来越无法适应集成电路工业对供电需求的发展。

开关电源是一种非常典型的非线性系统,无法建立精确的模型。

于此同时模糊PID 双闭环控制器,本文基于Buck 变换器提出了一种采用输出电压、输出电流进行双闭环。

PID控制方式的3A开关电源

PID控制方式的3A开关电源

基于PID控制方式的3A开关电源MATLAB仿真研究学院:电气与光电工程学院专业:电气工程及其自动化班级:一绪论Buck变换器是最常用的变换器,工程上常用的拓扑如正激、半桥、全桥、推挽等也属于Buck族,现以Buck变换器为例,依据不同负载电流的要求,设计主功率电路,并采用单电压环、电流-电压双环设计控制环路。

开关调节系统常见的控制对象,包括单极点型控制对象、双重点型控制对象等。

为了使某个控制对象的输出电压保持恒定,需要引入一个负反馈。

粗略的讲,只要使用一个高增益的反相放大器,就可以达到使控制对象输出电压稳定的目的。

但就一个实际系统而言,对于负载的突变、输入电压的突升或突降、高频干扰等不同情况,需要系统能够稳、准、快地做出合适的调节,这样就使问题变得复杂了。

所以,开关调节系统设计要同时解决稳、准、快、抑制干扰等方面互相矛盾的稳态和动态要求,这就需要一定的技巧,设计出合理的控制器,用控制器来改造控制对象的特性。

常用的控制器有比例积分(PI)、比例微分(PD)、比例-积分-微分(PID)等三种类型。

PD控制器可以提供超前的相位,对于提高系统的相位裕量、减少调节时间等十分有利,但不利于改善系统的控制精度;PI控制器能够保证系统的控制精度,但会引起相位滞后,是以牺牲系统的快速性为代价提高系统的稳定性;PID控制器兼有二者的优点,可以全面提高系统的控制性能,但实现与调试要复杂一些。

本次设计就采用PID控制方式。

二设计过程各项技术指标:输入直流电压(V IN):10;输出电压(V O):5V;输出电流(I N):3A;输出电压纹波(V rr):50mV;基准电压(V ref):;开关频率(f s):100kHz。

设计任务:1.依据技术指标设计主功率电路,采用参数扫描法,对所设计的主功率电路进行仿真;2. 掌握小信号建模的方法,建立Buck 变换器原始回路增益函数;3. 采用Matlab 绘制控制对象的Bode 图;4. 补偿网络设计,根据控制对象的Bode 图,分析所需设计的补偿网络特性,采用PID 调节方式。

基于PID算法的高精度数字化电源设计

基于PID算法的高精度数字化电源设计
精 度 采集 ,还 可 以对 A DC起 保 护 作 分 析 得 到 实 时 分 析结 果如 图 5 示 。 所 用 .也 是 本 次 设 计 的 优 点 之 一 ,具 体 电路 如 图2 示 。 所 单 、应 用 方 便 、适 应 强 的 优 点 ,因 此 它 被 广 泛 地 应 用 于 生 产 过 程 中 的 各 个

本 次设计采用 差分 电路对输 入信号进 在 Qu r s I 进 行 时 序 仿 真 ,如 图 4 的 发 展 过 程 中 。 PD控 制 器 是 生 命 力 at 下 uI I 行调 理 ,有利于A 对输 入信号 的高 所 示 。F GA 过 自带的嵌 入式 逻辑 最 强 的 基 本 控 制 装 置 ,它 具 有 原 理 简 DC P 经
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但 是 在 数 字 化 开 关 电 源 中 , 当
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责任编辑 :万狮
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PM I w波
图5 嵌入式逻辑分析结果
厂 l — ] — 高 光 中 —— 磊 速耦

基于PID控制方式的4A开关电源-multisim仿真

基于PID控制方式的4A开关电源-multisim仿真

基于PID控制方式的4A开关电源Multisim仿真研究学院: xxxxx专业:xxxxxxxxxx班级:xxxxxx姓名:xxx学号:xxxxxx时间:xxxxxx引言开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM )控制IC 和MOSFET 构成。

随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新,开关电源向高频化、小型化发展。

在开关电源中,变换器占据着重要地位。

Buck 变换器是最常用的变换器,工程上常用的拓扑如正激、半桥、全桥。

本文就是对Buck 变换器的主电路、控制方式以及补偿电路进行设计研究仿真,得出波特图和负载的电压电流仿真(控制方式为PID ,负载电流为4A ,仿真软件为Multisim )。

1.主电路设计1.1 主电路参数 输入直流电压V in =15V 输出直流电压V 0=5V 输出电流I N =4A 输出电压纹波V rr =50mV 基准电压V ref =1.5V 开关频率f s =100kHz 。

图1 Buck 主电路1.2主电路参数计算 ①滤波电容参数设计如下:输出纹波电压只与电容的容量以及ESR 有关,即Ω=⨯===∆.5m 624.2050.20V rr V rr Rc I i N L由于电解电容生产厂家很少给出ESR ,而且ESR 随着电容的容量和耐压变化很大,但是C 与RC的乘积趋于常数,约为50~80F *Ωμ,故F 100062.5m F.562Rc Rc C C μμ=ΩΩ•=•=②滤波电感参数设计如下:开关闭合和导通的基尔霍夫电压方程如下:图2等效电路onLon L 0in T i L V V V V ∆•=--- (1) OFFLD L 0T i L V V V ∆•=++ (2) ms 1001T T OFF on =+ (3) 假设二极管的通态压降0.5V V D =,电感中的电阻压降为.1V 0V L =,开关管的导通压降.5V 0V on =,根据等式(1)、(2)、(3)可得:H .843L μ=,s 3.73T on μ=,故取H 74L μ=。

PID调节器在开关电源的运用

PID调节器在开关电源的运用

PID 调节器在电力电子的应用•直流电机•开关电源•▪▪▪▪▪▪DC-DC 变换器1 基本斩波电路2复合斩波电路和多相多重斩波电路3开关电源主电路4开关电源控制电路直流斩波电路(DC Chopper)将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。

也称为直流--直流变换器(DC/DC Converter)。

一般指直接将直流电变为另一直流电,不包括直流—交流—直流。

电路种类6种基本斩波电路:降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk 斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。

复合斩波电路——不同结构基本斩波电路组合。

多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合。

4.1.1 降压斩波电路4.1.2升压斩波电路4.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路4.1.4 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路RCLVDDE斩波电路三种控制方式T不变,变ton—脉冲宽度调制(PWM)。

ton不变,变T—频率调制。

t on 和T都可调,改变占空比—混合型。

此种方式应用最多RCLVDDEETt U on开关电源控制电路线性电源问题开关电源问题开关电源控制电路开关电源的基本工作原理一、串联型开关稳压电路调整管取样电路开关调整管控制组成框图滤波+U I-+U o-R LV 18A 8C 基准电压三角波发生器R 1R 2V 2LC+U REFu F u Au T u B u Ei LI O频率固定的三角波误差放大续流工作波形OOO O U Ot tt O t tu T u Au B u E i L u o I O t offt onU I 脉宽调制式(PWM )on IO t T U U ≈+U I-V 1Lu EI O+U o-R L 8A8C V 2C+U REFu F u A u Tu Bi L = DU ITt D on =—占空比考试安排1、机试时间:九周星期二(4月23日)第三、四大节2、机试地点:综合实验楼2123、笔试时间:九周星期四(4月25日)第二大节10::10 –11:304、考试地点:北区黄浩川楼4025、开卷考试,只能带教材,不允许带其它资料6、通知到每一个同学AP0904507冯志安、AP0904625梅学兵、AP0904638张铨赞单片脉宽调制式(外接开关功率管)3.2 集成开关稳压器及其应用类型单片集成开关稳压器CW1524CW4960/4962一、CW1524/2524/3524(区别在于温度范围)组成:基准电压源、误差放大器、脉宽调制器、振荡器、触发器、2 只输出功率管、过热保护最大输入电压:40 V 最高工作频率:100 kHz 每路输出电流:100 mA内部基准电压:5 V (承受50 mA 电流)取样电压基准电压输出方波定时电容定时电阻关闭,控制脉宽接扩流晶体管C 、E 极输入电压振荡/同步1 234 5678161514131211109–IN +INU IN U REF (+ 5 V)EB CB CA EA RTCT GND–限流+限流断路补偿CW1524 系列引脚排列CW1524 系列功能图防止寄生振荡外接复合管扩流产生振荡 1 234 5678161514131211109。

数字式开关电源的PID控制

数字式开关电源的PID控制

/******** 开关电源的数字化控制 ******/ /******** 所用拓扑为 Buck,单片机 msp430**********//*****PID 算法实现开关电源的恒流、恒压、恒功率功能 ******/ /********* 糖 coffee@uestc************/ /**********************************************Part 1**********************************************/#include <>#include ""#include ""#include ""#include ""#include ""#include "" void main( void ){WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;init_clk();init_lcd();GUI_CU();init_ADC12();init_TA();init_TB();initKey();_EINT();while(1){KeyScan();if(Mode==0) ;PutDig(iU%10);PutDig(fU/10);;PutDig(iI%10);PutDig(fI/10);;PutDig(fP/10) ;PutDig(fP %10);}void deal_U(){if((Uout>Us*100+25)||(Uout+25<100*Us)) ;PutDig(fUs);void DisplaySetI(){ unsigned char iIs,fIs;*************处理电压 PWM****************/******** 显示设置电流 ************/ }iIs = Is/10; fIs = Is%10; Set_cursor(0,3); PutcLCD('0');PutDig(iIs);PutcLCD('.');PutDig(fIs); }********显示设置功率**********void DisplaySetP(){unsigned char iPs,fPs; iPs = Ps/10; fPs = Ps%10;Set_cursor(0,3);PutDig(iPs/10);PutDig(iPs%10);PutcLCD('.');PutDig(fPs);}/*********** 键盘初始化*************/void initKey(){KeyDIR &= ~(Inc + Dec + MOD + ADD + PLU);}/************ 键盘检测**************/void KeyScan(){if(KeyIN != 0x1f){Delay(100);if(KeyIN != 0x1f){unsigned char KeyTemp = KeyIN;while(KeyIN != 0x1f); // 等待按键松开switch(KeyTemp){case 0x1e:{if(Mode==0) {Us+=1;} elseif(Mode==1) {Is+=1;} else {Ps+=5;}}break; //+case 0x1d:{if(Mode==0) {Us-=1;} elseif(Mode==1) {Is -=1;} else {Ps-=5;}}break; // -case 0x1b:{Mode++;if(Mode>2)Mode=0;if(Mode==0) {Us = 10;GUI_CU();}else if(Mode==1) {Is = 10;GUI_CC();}else {Ps = 10; GUI_CP();}}break; //modcase 0x17:{if(Mode==0) {Us+=5;} elseif(Mode==1) {Is+=2;} else {Ps+=10;}}break; //++case 0x0f:{if(Mode==0) {Us-=5;} elseif(Mode==1) {Is -=2;} else {Ps-=10;}}break; // --}}}}#endifPart init Headfile#ifndef __init#define __init/********** 初始化时钟**********/ voidinit_clk(){FLL_CTL0 |= XCAP18PF;FLL_CTL1 &= ~XT2OFF;// Set load capacitance// Turn on XT2do{IFG1 &= ~OFIFG;for (unsigned int i = 1000; i; i --); }while (IFG1 & OFIFG); FLL_CTL1 =SELS;// Clear oscillator fault flag// Test osc fault flag// Select SMCLK source as XT2CLK}/**********void init_ADC12(){ P6SEL = 0x03;// Enable A/D channel inputs ADC12CTL0 = ADC12ON + MSC + SHT0_8 + REFON + REF2_5V;//Turonn ADC12,set sampling timeADC12CTL1 = SHP + ADC12SSEL_1 + CONSEQ_1; // Use sampling timer 序列单次 ADC12MCTL0 = INCH_0 + SREF_1;ADC12MCTL1 = INCH_1 + SREF_1 + EOS;ADC12CTL0 |= ENC; }void init_TA(){ TACTL = TASSEL_2 + TACLR;CCTL0 = CCIE;CCR0 = 800;TACTL |= MC_1;}// sMCLK, clear TAR // CCR0 interrupt enabled// Start Timer_A in UP mode void init_TB(){TBCTL |= TBSSEL_2 + TBCLR + MC_1 + ID_0;TBCCR0 = 400; TBCCTL2 = OUTMOD_7;TBCCR2 = 200; P2DIR |= BIT3; P2SEL |= BIT3;// PWM = 20K // CCR2 PWM duty cycle // output // TA1 otion#pragma vector=TIMERA0_VECTOR__interrupt void Timer_A (void){ADC12CTL0 |= ADC12SC;}#endif******** 初始化TA,采样周期**********/******** 初始化TB,驱动信号**********/初始化AD,计算输出**********/ // SCLK, Clear Tar。

基于ARM与PID算法的开关电源控制系统.

基于ARM与PID算法的开关电源控制系统.

基于ARM与PID算法的开关电源控制系统近年来,嵌入式技术发展极为迅速,出现了以单片机、专用嵌入式ARM为核心的高集成度处理器,并在通信、自动化、电力电子等领域得到了广泛应用。

电源行业也开始采用内部集成资源丰富的嵌入式控制器来构成大型开关电源的控制系统。

将SAMSUNC公司的嵌入式ARM处理器S3C44BOX芯片,应用到开关电源的控制系统的设计中,采用C语言和少量汇编语言,就可以实现一种以嵌入式ARM处理器为核心、具有智能PID控制器以及触摸屏、液晶显示器等功能的开关电源控制系统。

系统硬件架构随着数字电路和半导体工艺日趋完善成熟,数字信号、数字电路在应用中所占比例越来越大,同时显现出越来越多的优点:便于计算机处理控制、减小信号的干扰、提高抗干扰能力、便于调试,也便于自诊断、容错等技术的植入。

随着嵌入式处理器主频的提升,片内控制功能的增强,PWM波形频率与精度的进一步提高,使得电源控制系统的集成度与精度得以提高。

本电源对输出的电压电流信号进行采样,进行PID控制,最后输出PWM驱动波形调节输出电压。

输出电压通过对大容量钽电容充放电,给负载提供稳定的高电压大电流输出,供工厂进行电镀使用。

电源的控制系统硬件架构如图1所示。

本系统包括PID控制器,PWM输出,AD采样,构成单闭环系统。

前端三相交流电源输入到开关电源整流模块,经整流滤波后输出平稳的直流电压。

该直流电压直接输出至IGBT模块。

高精度AD转换器将后端输出的电压电流信号由模拟信号量变为数字量供给S3C44BO进行数字PlD运算,经过PID控制运算后,由S3C4480输出PWM至IGBT从而构成一个闭环系统,控制电压电流稳定输出,从而实现开关电源控制系统。

对于PID运算和PWM波输出模块,要求较高。

通过计算和考查,我们选取了,SAMSUNC公司的S3C4480,这是一款32位基于ARM7TDtMI架构的CPU,拥有高达59MIPS的运算速度,其具体功能特性如下:运算速度高达59MIPS,完全满足复杂PID控制器运算的实时性要求;16位的定时器,可实现精度高达0.03μs的PWM脉冲波,并且有防死区(DEADZONE)功能;外部中断源多达8个,可以对系统外部故障信息进行实时响应;内部嵌入了LCD)控制器,并拥有DMA通道,使得电压电流值可以实时显示在LCD上;多达71个通用10口线,可以方便地扩展外部接口;内嵌的lIC接口控制器可以将系统信息保存在EEPROM中,为系统操作员提供参考;内部的看门狗功能可使系统在软件或硬件出错的情况下自动复位,保证了系统的安全正常运行;2个异步串行接口(UART)可以方便地实现和上位机的通信;外扩的大容量存储器为软件提供j,充足的空间。

基于PID控制的DC-DC升压开关电源设计

基于PID控制的DC-DC升压开关电源设计

基于PID控制的DC-DC升压开关电源专业:电子信息科学与技术班级: 0310412班学号: **********名:***一、设计要求本课程要求设计一个基于PID控制的DC-DC升压开关电源,输入低压直流信号,输出为高压直流信号。

设计要求:1、输入1.5V直流,输出5~12V、30mA直流2、在额定负载情况下,纹波的峰-峰值<=30mV3、应用PID控制程序二、设计方案1、理论基础The boost converter,是一种开关直流升压电路,它可以是输出电压比输入电压高。

在充电过程中,开关闭合(三极管导通),等效电路如图二,开关(三极管)处用导线代替。

这时,输入电压流过电感。

二极管防止电容对地放电。

由于输入是直流电,所以电感上的电流以一定的比率线性增加,这个比率跟电感大小有关。

随着电感电流增加,电感里储存了一些能量。

当开关断开(三极管截止)时,由于电感的电流保持特性,流经电感的电流不会马上变为0,而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。

而原来的电路已断开,于是电感只能通过新电路放电,即电感开始给电容充电,电容两端电压升高,此时电压已经高于输入电压了。

升压完毕。

说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。

充电时,电感吸收能量,放电时电感放出能量。

如果电容量足够大,那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。

如果这个通断的过程不断重复,就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。

2、实际方案本课题采用驱动式开关升压方式,主要利用电容和电感的储能特性实现。

具体可以分为以下几个部分。

第一个是振源,因为是开关电路,所以需要利用高频的方波信号实现三极管的导通与截止。

然后的主放大电路用来给负载端升压,需要一个三极管和一个电感,利用电感的储能实现直流信号的输出。

由于在开关闭合的瞬间,电感上会产生巨大的瞬时电压,而且电感的充电与放电是交替进行的,所以输出不可能是一个单纯的直流信号,那么就需要一个滤波电路把交流信号滤除。

基于神经网络PID控制的开关稳压电源

基于神经网络PID控制的开关稳压电源

2)
(
k)
( 10)
3
= ( 2)
l
f
( ne t(i 2 ) ( k ) )
(3) l
w ( 2) li
(k)
l= 1
( i = 1, 2, , Q )
式中: g ( net(l 3) ( k ) )、f ( net(i 2) ( k ) )可分别简化为
g ( )、f ( ), 有 g ( ) = g ( x ) g ( 1- t(l 3) ( k)
ne t(l 3 ) ( k )
w
( 3) li
(
k
)
( 7)
应用与测试
低压电器 ( 2009 1) 通用低压电器篇
由于
y(k) u( k)
可知,


似用

号函

sgn
y (k) u( k )
取代, 由此带来的计算不精确的影响可
通过调整学习速率 来补偿。由式 ( 1) 和 ( 4) 可
5结 语
通过实验论证了该硬件电路和控制算法的可 行性和高效性。采用 M SP430F449作为核心控制 器 件, 它具有丰富的片内外设, 减少了外围器件,
独特的内核 结构有利于神 经网络 P ID 算 法的运 算, 使得系统编程简单, 抑制了许多非线性对系统 造成的不稳定影响, 实时高效地实现了数字化控 制。
4 实验结果
采用 BP 神经网 络 P ID 算 法, 及 传统的 P ID 控制算法进行控制比较, 进行 M atlab 仿真, 得出 的控制曲线如图 4所示。由仿真结果图可见神经 网络控制能充分逼近给定的参考电压, 能学习和 适应严重不确定系统的动态特性, 显示了很强的 鲁 棒性和容错性, 同时也显示了神经网络在解决

模糊PID算法在开关电源中的实现方法

模糊PID算法在开关电源中的实现方法

模糊PID算法在开关电源中的设计及仿真1 引言开关电源是采用开关方式控制的直流稳压电源。

因为它体积小、重量轻、效率高等诸多优点被广泛应用于电子设备当中[1]。

随着计算机技术与集成电路技术的发展,以数字芯片为载体的数字控制技术在各个领域发挥出越来越重要的作用。

在开关电源领域,数字控制与传统模拟控制相比,具有诸多优势:避免模拟信号传递失真,降低杂散信号干扰,实现数字通信,便于运用先进控制方法等[2]。

但由于开关电源本身是一个非线性的对象, 其精确模型的建立是相当困难的, 常采用近似处理, 并且其供电系统和负载变化具有不确定性, 所以采用上述模拟或数字PID 控制方法常常难以使PID 调节器的参数随之变化, 控制效果不理想。

近来发展起来的Fuzzy 控制是一种仿人智能控制法, 它不依赖被控对象的数学模型, 便于利用人的经验知识实行控制, 这对于一些复杂可变的或结构不确定难以用准确的数学模型描述的系统而言是非常适宜的, 具有较强的鲁棒性[3], 特别是对于无法确定的复杂对象具有较好的控制性能。

由于模糊PID算法在开关电源的设计中具有不可比拟的优越性,本文将对模糊PID算法在开关电源中的实现方法进行详细介绍。

2 模糊PID算法介绍2.1 模糊控制器模糊控制器(FC-Fuzzy Controller )也称为模糊逻辑控制器(FLC-Fuzzy Logic Con2troller ),由于其所采用的模糊控制规则是由模糊理论中模糊条件语句来描述的,因此,模糊控制器是一种语言型控制器,故也称为模糊语言控制器(FLC-Fuzzy Language Controller )。

模糊控制器的组成框图如图2—1所示。

它包括有:输入量模糊化接口、数据库、规则库、推理机和输出解模糊接口5个部分。

图2-1 模糊控制器的组成模糊控制器的输入必须通过模糊化才能用于模糊控制输出的求解,因此它实际上是模糊控制器的输入接口。

它的主要作用是将真实的确定量输入转换成一个模糊矢量。

数字式开关电源的PID控制

数字式开关电源的PID控制
Delay(LCD_delay);
Write_Data(0x30,0);
Write_Data(0x0C,0);
Delay(LCD_delay);
Write_Data(0x01,0); //清屏
Delay(LCD_delay);
Write_Data(0x06,0);
Delay(LCD_delay);
}
unsigned char byte
****************************************************************/
void Write_Data(unsigned char byte ,unsigned char reffer)
{
unsigned char temp,stemp;
/*************延时**********************/
void Delay(unsigned char time) //主时钟1微秒延时
{
unsigned int i;
i=0x08*time;
for(; i; i--);
}
/************************************************
/****************************************************************
*函数名称:Write_Data(unsigned char byte,unsigned char reffer)
*函数功能:发送指令或数据
reffer数据1
指令0
*输入变量:unsigned char byte
/********开关电源的数字化控制******/
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根据实际经验,总结PID算法在开关电源的控制中,对真是误差进行尽可能的消减、不断趋近目标值,进而使得实际值达到误差允许范围。

现总结控制C语言代码如下:
typedef struct PI //定义结构体PI
{
float Setpoint; //基准值,即目标值
float SumError; //误差累计,即积分项
float Kp; //比例系数
float Errors[10]; //误差队列
float Dead_error; //积分累计死区,即积分累计极限值
}PI;
PI U_PI;
void PI_init(PI pi,float setpoint,float kp,float dead_error) //初始化PI
{
PI *p=&pi;
p->Setpoint=setpoint;
p->Kp=kp;
p->SumError=0; //积分累计初始化为零
p->Dead_error=dead_error;
uint i=9;
while(i--)
p->Errors[i]=0; //积分队列舒适化为零
}
float PI_Calc(PI pi,float nextpoint)
{
float Error,U_error; //实时误差Error及经过PI算法得到的误差U_error
PI *p=&pi;
Error=p->Setpoint-nextpoint; //实时误差Error=基准值-实测值
if(p->SumError>p->Dead_error) //限制积分误差
p->SumError=p->Dead_error;
U_error=p->Kp*Error+p->SumError; //计算PI误差
p->SumError=p->SumError-p->Errors[9]+Error; //重新计算积分误差,淘汰最早的误差值,加上最新的差值
uint i=0;
while(i<9)
{
p->Errors[i+1]=p->Errors[i]; //积分误差队列更新,新误差入列,最先进列的误差淘汰
i++;
}
p->Errors[0]=Error;
return U_error; //返回PI误差
}。

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