基于DSP 的逆变电源模糊PID 控制

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1、中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集基于DSP的逆变电源模糊PID控制荣雅君李进兵董杰安刚虎燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004摘要介绍了逆变电源电压控制原理，给出了采用模糊PID控制方法来提高逆变电源输出电压质量的控制策略，并详细地介绍了这种策略的实现方法，用DSP实现软件算法，给出了程序流程图、部分DSP程序和实验结果。关键词模糊控制，PID，DSP，逆变电源1．引言控制算式为由于逆变器传递函数不易得到，而且电压输出经kptde常波动，传统的单纯PID控制难以达到快速和稳定的u=kpe+∫0edt+kptd(1)Tdti响应，而模糊控制与PID相结合的控制

2、方法,通过对误差量的变化实时分析,调整PID参数，达到快速响应和本文采用TMSLF2407实现数字PID控制，对式（1）无差跟踪，可实现逆变电源的高精度实时控制。进行离散化，可得到(2)式PID控制的离散形式，式中Ts为采样周期。为了增加系统的可靠性，采用增量式2．模糊控制系统原理PID控制算式，（2）式为第K次PID控制器的输出量，模糊PID控制器以电压偏差e和偏差变化量ec作减去第K−1次PID控制器的输出量即可得到(3)式增量为输入，PID参数模糊自整定是找出PID三个参数与e式PID控制算式。和ec之间的模糊关系，在程序运行中通过不断检测ekTke()(k−ek−1)p

3、s和ec，根据模糊控制原理对三个参数进行在线修改，u()k=kpe()k+∑e()i+kpTd(2)Tii=0Ts以满足不同e和ec对控制参数的不同要求，从而使被控对象有良好的动、静态性能。其在线自校正工作流Δu(k)=u(k)−u(k−1)程如图1所示。kT[]()()ps()模糊规则与推理=kpek−ek−1+ekTikkkipdee(k)()()−2ek−1+ek−2rSPWM发DC/AC逆u+kTPID控制器pd生器变器TecsA/D转换=Ae(k)+(−B)(ek−1)+Ce(k−2)(3)图1逆变电源模糊PID控制原理图其中(3)式中：A=kp+ki+kd，−B=−

4、(kp+2kd)，C=kd2.1PID调整控制器图1中r为给定参考电压，u是逆变器实际输出电最后结果形式如(4)式所示：压，e是偏差信号，ec是偏差变化率。模拟形式的PID⎧Δu(k)=Ae(k)−Be(k−1)()+Cek−2⎨(4)⎩u()k=u(k−1)+Δu()k国家自然科学基金项目（资助号：50237020）中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集2.2模糊PID的实现μDC／AC逆变电源控制的主要是输出电压及频率ZSML的准确性。频率的准确性由SPWM发生器决定(它是一个存贮在存储器内的一个正弦输出表格)，只要触发计算准确就能达到设计要求。负载的变化使输出电

5、流产生E/EC变化，对于一定脉宽输出的DC／AC电源来说，势必012345KP/KI/KD导致输出电压的变化。因此采用模糊控制规则根据不图2语言变量E、EC、KP、KI、KD同的e和ec，对PID控制器的参数kp、ki、kd进行在线自整定来调节输出电压。模糊控制器的输入变量是偏在本文中，利用CRI法推理时控制过程是用查控差绝对值E、偏差变化率绝对值EC，模糊控制器制表来产生控制量的，在控制表中，模糊偏差量E、的输出是PID控制器的比例增益系数KP、积分增益系模糊偏差变化率EC，PID控制器的模糊比例增益系数KI和微分增益系数KD。本文采用CRI推理法(Compositional

6、RuleofInference)设计模糊规则，数KP、模糊积分增益系数KI和模糊微分增益系数KD为了在实时控制中避免关系矩阵的合成运算，先在脱都是用其对应整数论域的元素来表示的。对于单个时机状态下把所有可能的输入和输出情况计算出来，形实精确量利用式(5)，得到的结果再四舍五入，就求出成一张控制表去执行控制，控制表是以整数形式表示了对应整数论域的相应元素，从而实现了输入量的模的，为了能产生控制表，在CRI推理法中把语言变量的糊化。论域转换成有限整数的论域，本质上是把连续论域离针对不同的e和ec，kp，ki，kd的整定原则为：散后产生离散论域。采用式(5)可以将连续域离散化到①当e

7、较大时，为使系统具有较好的跟踪性能，应取整数论域N。较大的kp与较小kd的，同时为避免系统响应出现较大的⎧⎛xL+xH⎞⎪b=q⎜⎜a−⎟⎟超调，应对积分作用加以限制，通常取ki=0。⎪⎝2⎠⎨2n(5)②当e和ec中等大小时，为使系统具有较小的超调，⎪q=⎪x−x⎩HLkp应取小一些，在这种情况下，kd的取值对系统的影响较大，应取小一些，Ki的取值要适当。其中a为连续论域X=[x,x]中的某个数，b是LH③当e较小时，为使系统具有较好的稳定性能，kp和与a对应的整数论域中的某个数，q为模糊