• 回复
  • 收藏
  • 点赞
  • 分享
  • 发新帖

欢迎技术大牛讨论数字电源闭环控制PID参数的整定

     与传统的模拟电源相比,数字电源的主要区别是控制与通信部分。在简单易用、参数变更要求不多的应用场合,模拟电源产品更具优势,因为其应用的针对性可以通过硬件固化来实现,而在可控因素较多、实时反应速度更快、需要多个模拟系统电源管理的、复杂的高性能系统应用中,数字电源则具有优势。 数字电源发展现在越来越好,也越来越接近我们电源工程师了,但是在闭环控制中,多数用PID进行闭环控制,PID控制是通过参量Kp,Ti,Td起作用的,这3个参量大小不同,就是比例,积分,微分作用强弱的变化。

   请高手出来讨论如何整定这3个参量,个人对于这个不是很精通,但是感觉建模仿真是比较有效的手段,那我就先来讨论下如何建模和具体步骤。。

建模与仿真

    PID控制器是目前在过程控制中应用最为普遍的控制器,它通常可以采用以下几种形式:比例控制器,比例微分控制器,比例积分控制器,标准控制器。

下面通过一个例子来介绍PID控制器的设计过程。

假设某弹簧(阻尼系统)如图1所示,。让我们来设计不同的PPDPIPID校正装置,构成反馈系统。来比较其优略。

系统需要满足:

(1)较快的上升时间和过渡过程时间;

(2)较小的超调;

(3)无静差。

  

 下图为弹簧阻尼系统

系统的模型可描述如下:

1)、绘制未加入校正装置的系统开环阶跃响应曲线。

根据系统的开环传递函数,程序如下:

clear;

t=0:0.01:2;

num=1;

den=[1 10 20];

c=step(num,den,t);

plot(t,c);

xlabel('Time-Sec');

ylabel('y');

title('Step Response');

grid;

 

系统的阶跃响应曲线如图2 

2)、加入P校正装置

我们知道,增加可以降低静态误差,减少上升时间和过渡时间,因此首先选择P校正,也就是加入一个比例放大器。此时,系统的闭环传递函数为:

    

全部回复(38)
正序查看
倒序查看
2014-09-11 11:03
一个系统包含很多环节不好搞,还是实验为主,D很少用到,一般都是PI
0
回复
2014-09-11 13:08

一个是模拟化调节,一个是数字化调节,不容易啊!还得离散化处理。

0
回复
2014-09-11 14:13
PID控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 
0
回复
2014-09-11 15:27

我们的步骤一般是  1.建立数学模型,写出传递函数 2.根据控制原理里面的不同类型系统进行设计,这种方法在设计过程中需要忽略或合并很多环节,计算出的PI参数需要在做调整,我最近做逆变器的电压外环和电流内环用的是matlab中的sisotool工具箱,建立好数学模型后,可调整不断调整幅值裕度和相位裕度,同时观察阶跃响应,系统会自动生成一组PI参数,这种方法还挺有效,在实际系统中效果相对比较好 

0
回复
2014-09-12 17:34

0
回复
2014-09-12 17:36
@sddcacaxzx
[图片]

在工程实际中,应用最为广泛的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基本控制规律可描述为:U(t)= Kp*e(t) + Ki*∫e(t)dt + Kd*de(t)/dt,其中 et)为误差,U(t)PID控制器输出,Kp, Ki, Kd分别为比例、积分、微分增益,在控制过程中,Kp, Ki, Kd,的表现为1Kp越大系统响应速度越快,但是系统的超调随着增加,调节时间也随着增长.Kp增大到一定值后,闭环将趋于不稳定;2:积分存在其目的为了消除稳态误差,只要误差存在,积分控制就起作用直至消除误差,Ki越大响应越慢,越小响应越快;3微分项能预测误差的变化趋势,所以就能提前使抑制误差的作用等于零甚至为负值,从而避免被控量的严重超调。因此对有较大惯性或滞后的被控象,比例微分(PD控制器能改善系统在调节过程中的动态性。

1
回复
2014-09-12 17:39

PID参数整定通常有两种方法:1.利用MAITLABSimulink仿真;2.试凑法。

0
回复
2014-09-12 17:40
@得意的小女生
一个是模拟化调节,一个是数字化调节,不容易啊!还得离散化处理。
这样试出来的电路的带宽会不会很小啊
0
回复
2014-09-12 17:43

楼主使用的是试凑法??

0
回复
大财主11
LV.4
11
2014-09-12 18:18
好像目前数字电源设计的方法有两种:(1)把模拟控制的方法通过z变换转换成数字控制方法。(2)直接用数字的方法设计。熟悉了模拟控制方法的工程师比较倾向于用第一种方法吧。我看过一篇文章也是采用第一种方法的确定的PID参数。只是比平常模拟控制的方法多了一步z变换。
0
回复
大财主11
LV.4
12
2014-09-12 18:18
@zhangx84265
PID控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 
目前数字电源设计的方法有两种:(1)把模拟控制的方法通过z变换转换成数字控制方法。(2)直接用数字的方法设计。熟悉了模拟控制方法的工程师比较倾向于用第一种方法吧。
0
回复
dakjncdc
LV.7
13
2014-09-12 18:44

我一直是用试验法,就是感觉很麻烦。嗯,我也是用PI,我的调试方法是先去掉I,反复调试P,调好后再慢慢加I量,再反复调到满意的状态。能不能讲讲你的调试技巧?供我们学习下

0
回复
dakjncdc
LV.7
14
2014-09-12 18:46
@我爱莫某某
我们的步骤一般是 1.建立数学模型,写出传递函数2.根据控制原理里面的不同类型系统进行设计,这种方法在设计过程中需要忽略或合并很多环节,计算出的PI参数需要在做调整,我最近做逆变器的电压外环和电流内环用的是matlab中的sisotool工具箱,建立好数学模型后,可调整不断调整幅值裕度和相位裕度,同时观察阶跃响应,系统会自动生成一组PI参数,这种方法还挺有效,在实际系统中效果相对比较好 
电路的带宽小不小啊?楼主有没有测试呢??
0
回复
2014-09-13 08:28
@q若不弃永相惜q
一个系统包含很多环节不好搞,还是实验为主,D很少用到,一般都是PI
确实,不过PID控制确实性能很不错
0
回复
2014-09-13 08:28
@得意的小女生
一个是模拟化调节,一个是数字化调节,不容易啊!还得离散化处理。
嗯嗯,请教下如何进行离散化处理呢??
0
回复
2014-09-13 08:29
@zhangx84265
PID控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 
您有没有PID控制器经验呢?求指导。。
0
回复
2014-09-13 08:30
@几代人的成功
PID参数整定通常有两种方法:1.利用MAITLAB作Simulink仿真;2.试凑法。
能不能讲讲你的调试技巧?供我们学习下。。
0
回复
2014-09-13 08:30
@李潜来报道
楼主使用的是试凑法??
嗯嗯 我使用的是试凑法的。。但是效果不明显。。
0
回复
2014-09-13 08:31
@大财主11
好像目前数字电源设计的方法有两种:(1)把模拟控制的方法通过z变换转换成数字控制方法。(2)直接用数字的方法设计。熟悉了模拟控制方法的工程师比较倾向于用第一种方法吧。我看过一篇文章也是采用第一种方法的确定的PID参数。只是比平常模拟控制的方法多了一步z变换。
表示现在只会试凑法。。
0
回复
2014-09-13 15:21
新人对于闭环控制PID参数的整定不是很懂,大神来分享经验。。。
0
回复
2014-09-13 15:22
@sddcacaxzx
在工程实际中,应用最为广泛的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基本控制规律可描述为:U(t)= Kp*e(t) + Ki*∫e(t)dt + Kd*(de(t)/dt),其中 e(t)为误差,U(t)为PID控制器输出,Kp, Ki, Kd分别为比例、积分、微分增益,在控制过程中,Kp, Ki, Kd,的表现为: 1:Kp越大系统响应速度越快,但是系统的超调随着增加,调节时间也随着增长.当Kp增大到一定值后,闭环将趋于不稳定;2:积分存在其目的为了消除稳态误差,只要误差存在,积分控制就起作用直至消除误差,Ki越大响应越慢,越小响应越快;3:微分项能预测误差的变化趋势,所以就能提前使抑制误差的作用等于零甚至为负值,从而避免被控量的严重超调。因此对有较大惯性或滞后的被控象,比例微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态性。
好复杂的样子。。都用上了微积分了啊。。。
0
回复
2014-09-14 08:35
@dakjncdc
我一直是用试验法,就是感觉很麻烦。嗯,我也是用PI,我的调试方法是先去掉I,反复调试P,调好后再慢慢加I量,再反复调到满意的状态。能不能讲讲你的调试技巧?供我们学习下
不好意思 我也是新手 略懂皮毛
0
回复
2014-09-14 08:35
@很安静的人
新人对于闭环控制PID参数的整定不是很懂,大神来分享经验。。。
不好意思 我也是新手 略懂皮毛
0
回复
91688sj
LV.2
25
2014-09-15 08:26

如果是数字PID电源,那么自控教科书里有成熟的整定方法。照做就是了。也可以这样做,因为这几种形式的开关电源的反馈框图都有了,补偿部分是s域的,连续的,你要把PWM的开关方式当作模拟的。之后,就要把补偿的那个PID,也好其他补偿方式也罢,离散化处理就可以了。但采样周期怎么也得是开关频率的0.1倍为好。

0
回复
91688sj
LV.2
26
2014-09-15 08:27
@sddcacaxzx
在工程实际中,应用最为广泛的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基本控制规律可描述为:U(t)= Kp*e(t) + Ki*∫e(t)dt + Kd*(de(t)/dt),其中 e(t)为误差,U(t)为PID控制器输出,Kp, Ki, Kd分别为比例、积分、微分增益,在控制过程中,Kp, Ki, Kd,的表现为: 1:Kp越大系统响应速度越快,但是系统的超调随着增加,调节时间也随着增长.当Kp增大到一定值后,闭环将趋于不稳定;2:积分存在其目的为了消除稳态误差,只要误差存在,积分控制就起作用直至消除误差,Ki越大响应越慢,越小响应越快;3:微分项能预测误差的变化趋势,所以就能提前使抑制误差的作用等于零甚至为负值,从而避免被控量的严重超调。因此对有较大惯性或滞后的被控象,比例微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态性。
是为正确的方法~
0
回复
2014-09-15 08:31
这个问题好难弄的。。
0
回复
2014-09-15 08:32
@很安静的人
新人对于闭环控制PID参数的整定不是很懂,大神来分享经验。。。
PID这个问题很难弄的,只有靠经验来积累学习。。
0
回复
dakjncdc
LV.7
29
2014-09-15 08:44
@陌路绝途
不好意思我也是新手略懂皮毛

闭环反馈对输出电压纹波有影响,良好的闭环,纹波会相应小,如果闭环发生振荡会使纹波变大。。

0
回复
大财主11
LV.4
30
2014-09-15 17:07
仿真理想BUCK变换器时,不计电感和电容的等效串联电阻,输出电压比计算所得要低,这是因为续流二极管的原因吗?加入PID形成闭环回路,这个反馈会对主电路的输出电压有影响吗
0
回复
bbs一哥
LV.5
31
2014-09-15 20:38
@我爱莫某某
我们的步骤一般是 1.建立数学模型,写出传递函数2.根据控制原理里面的不同类型系统进行设计,这种方法在设计过程中需要忽略或合并很多环节,计算出的PI参数需要在做调整,我最近做逆变器的电压外环和电流内环用的是matlab中的sisotool工具箱,建立好数学模型后,可调整不断调整幅值裕度和相位裕度,同时观察阶跃响应,系统会自动生成一组PI参数,这种方法还挺有效,在实际系统中效果相对比较好 
有没有这方便的学习资料?正是我想学习的,还有,MATLAB好不好学?
0
回复