1、导言
因为逆变器传递函数不易得到,并且电压输出常常动摇,传统的单纯PID操控难以到达快速和安稳的呼应,而含糊操控与PID相结合的操控办法,经过对差错量的改变实时剖析,调整PID参数,到达快速呼应和无差盯梢,可完成逆变电源的高精度实时操控。
含糊操控体系原理
含糊PID操控器以电压误差e和误差改变量ec作为输入,PID参数模糊自整定是找出PID三个参数与e和ec之间的含糊联系,在程序运转中经过不断检测e和ec,依据含糊操控原理对三个参数进行在线修正,以满意不同e和ec对操控参数的不同要求,然后使被控目标有杰出的动、静态功能。其在线自校对作业流程如图1所示。
图中:ki、kp、kd分别为积分增益系数、份额增益系数和微分增益系数。
1、PID调整操控器
图1中r为给定参阅电压,u是逆变器实践输出电压,e是误差信号,ec是误差改变率。模仿方式的PID操控算式为
本文选用TMSLF2407完成数字PID操控,对式(1)进行离散化,可得到式(2)PID操控的离散方式,为了添加体系的可靠性,选用增量式PID操控算式,式(2)为第k次PID操控器的输出量,减去第k-1次PID操控器的输出量即可得到式(3)增量式PID操控算式。
2、含糊PID的完成
DC辕AC逆变电源操控的主要是输出电压及频率的准确性。频率的准确性由PWM发生器决议(它是一个存贮在存储器内的一个正弦输出表格),只需触发核算准确就能到达规划要求。负载的改变使输出电流发生改变,关于必定脉宽输出的DC辕AC电源来说,必然导致输出电压的改变。因而选用含糊操控规矩依据不同的渣e渣和渣ec渣,对PID操控器的参数kp、ki、kd进行在线自整定来调理输出电压。含糊操控器的输入变量是误差绝对值渣E渣、误差改变率绝对值渣EC渣,含糊操控器的输出是PID操控器的份额增益系数KP、积分增益系数KI和微分增益系数KD。本文选用CRI(CompositionalRuleofInference)推理法规划含糊规矩,为了在实时操控中防止联系矩阵的组成运算,先在脱机状态下把一切或许的输入和输出状况核算出来,构成一张操控表去履行操控,操控表是以整数方式表明的,为了能发生操控表,在CRI推理法中把言语变量的论域转换成有限整数的论域,本质上是把接连论域离散后发生离散论域。选用式(5)能够将接连域离散化到整数论域N。
本文中,各言语变量的挡数均为4挡(零、小、中、大),因而取整数论域N为{0,1,2,3,4,5,6}。此刻,如图2所示,可取言语变量值4挡如下:
大(L)———取在5、6邻近
中(M)———取在3、4邻近
小(S)———取在1、2邻近
零(Z)———取在0邻近
在本文中使用CRI法推理时,操控进程是用查操控表来发生操控量的,在操控表中,含糊误差量渣E渣、含糊误差改变率渣EC渣,PID操控器的含糊份额增益系数KP、含糊积分增益系数KI和含糊微分增益系数KD都是用其对应整数论域的元从来表明的。关于单个实时准确量使用式(5),得到的成果再四舍五入,就求出了对应整数论域的相应元素,然后完成了输入量的含糊化。
针对不同的e和ec,kp,ki,kd的整定准则为:
1)当渣e渣较大时,为使体系具有较好的盯梢功能,应取较大的kp与较小的kd,一起为防止体系呼应呈现较大的超调,应对积分作用加以约束,一般取ki=0。
2)当渣e渣和渣ec渣中等大小时,为使体系具有较小的超调,kp应取小一些,在这种状况下,kd的取值对体系的影响较大,应取小一些,ki的取值要恰当。
3)当渣e渣较小时,为使体系具有较好的安稳功能,kp和ki均应取大些,一起为防止体系在设定值时呈现振动,并考虑体系抗搅扰的功能,当渣ec渣较大时,kd可取小些;渣ec渣较小时kd可获得较大些。
依据以上整定准则和总结工程规划人员的技术知识和操作经历,建立了表1所列的含糊规矩表。
式中:k为含糊操控中对含糊量进行反含糊化时的份额因子。3、DSP软件算法完成
为了确保含糊PID操控的实时性和准确性,DSP在A/D采样的中止子程序中就调用含糊PID操控算法程序,当即核算出输出操控量并送到被控目标,依据TMSLF2407的功能,机器时钟周期和中止延时能够核算出本体系从采样当时实践输出值到输出操控量大约需求6.67滋s,这关于1ms一次的采样来说是满意的,彻底满意实时性要求。程序流程图如图3所示。
下面是部分程序。
履行PID操控
PID_Control:
SETCSXM
SETCOVM
SPM#O
LDP#4
LACLADRESULTSACLPID_input
DALLFuzzy_PID_table
反含糊改变程序
Fuzzy_PI_end:
LTk1
MPYFuzzy_K
PAC
SACLKp
LTk2
MPYFuzzy_K
PAC
SACLKi
LTk3
MPYFuzzy_K
PAC
SACLK
RET
试验成果
图4为试验波形,其间(a)、(b)为PID操控时突减负载、突加负载时的电压波形。(c)、(d)为含糊PID操控时突减负载、突加负载的电压波形,从试验成果能够看出选用含糊PID操控的办法与一般的PID操控办法比较具有动态呼应速度快、超调小,输出安稳后其幅值改变很小,突加、减负载时电压改变幅值小的长处,因而能更有效地按捺负载骤变或外界搅扰对电压的影响。
1)含糊PID操控器既具有含糊操控的自适应才能,又具有PID操控器灵敏性的特色。
2)含糊操控作为一种智能操控办法,在逆变电源电压操控使用中获得了较好的操控作用,具有操控精度高,实时性、稳态输出特性好等长处。
3)选用DSP操控体系在满意逆变电源操控的要求下,具有成本低、操控灵敏、可靠性高的特色。