基于單片機(jī)的智能大功率直流電源設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2011-10-26 來源：網(wǎng)絡(luò)

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（2）改進(jìn)的數(shù)字PI算法

　　標(biāo)準(zhǔn)PI算法一般不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，比如在開機(jī)、停機(jī)或大幅度改變?cè)O(shè)定值時(shí)，短時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)偏差變化劇烈，容易造成較大的積分積累∑（Ek），使得控制輸出急劇變化，系統(tǒng)超調(diào)嚴(yán)重，動(dòng)態(tài)性能惡化。

　　為防止這一現(xiàn)象發(fā)生，常用積分分離法、超限削弱積分法和有效偏差法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)PI算法進(jìn)行改進(jìn)，這在隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中較為常見。

　　由于本系統(tǒng)屬于恒值控制系統(tǒng)，要求有軟起和軟停功能，利用上述改進(jìn)算法已不能滿足要求。為此，采用一種新的恒偏差算法。

　　恒偏差法和有效偏差法相類似。有效偏差法又叫逆算法。即當(dāng)控制量Uk越限時(shí)，Uk取邊界值Umax或Umin.由該邊界值逆算出偏差值Ek'代替原來的偏差值Ek.然而，在恒偏差法中，是用經(jīng)過衰減后的Ek'去代替Ek.系統(tǒng)在階躍響應(yīng)時(shí)，實(shí)際工作在過阻尼狀態(tài)，從而減緩了在起、停時(shí)對(duì)主電路器件的沖擊。圖3示出兩種算法的階躍輸入響應(yīng)曲線。其中曲線（a）標(biāo)準(zhǔn)PI算法響應(yīng)曲線、曲線（b）恒偏差法響應(yīng)曲線。

圖3 系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線

　?。?）PI參數(shù)的整定

　?、俨蓸又芷赥

　　由于主電路輸出濾波網(wǎng)絡(luò)決定了系統(tǒng)輸出紋波的最大截止頻率f,所以根據(jù)香農(nóng)（Snon）定理可以決定采樣頻率的上限f1 =2f 工程上一般取f1=10f.

　　由于主電路參數(shù)已知，可求得：

　　其下限T2由8098軟件執(zhí)行時(shí)間決定。若采用12M晶振，平均每條語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)間為2us,程序運(yùn)行大概需要500條語(yǔ)句，那么T2=1ms.所以：

1ms≤ T≤6ms

　　最終可通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來選擇了1的大小。

　?、?比例因子Kp及積分時(shí)間常數(shù)Ti工程上常用臨界比例度法，對(duì)常數(shù)Kp和Ti進(jìn)行整定。即在閉環(huán)條件下，先暫時(shí)去掉積分作用，逐漸增大比例增益，直到閉環(huán)系統(tǒng)達(dá)到臨界穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)生持續(xù)振蕩為止。記下此時(shí)的臨界增益Ku和振蕩周期Tu ,通過查表得到Kp=和Ti的近似值，然后由整機(jī)調(diào)試進(jìn)行修正。

　　本系統(tǒng)穩(wěn)壓閉環(huán)實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果為：Ku =6,Tu=12.0ms.

　　查表可得：Kp=0.45 x Ku=2.7、Ti=Tu÷1.2=10ms.

　　通過整機(jī)調(diào)試，可得出遞推公式中參數(shù)A 、B的值為：A=3、B=2.

　?。?）算法

　　為簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)，在進(jìn)行8098軟件編程時(shí)，采用無(wú)符號(hào)數(shù)算法。

　　3）穩(wěn)流方式（I）

　　穩(wěn)流方式又稱強(qiáng)充方式，系統(tǒng)作電流源閉環(huán)運(yùn)行，原理同上，不同的是積分時(shí)間常數(shù)要小一些，調(diào)節(jié)速度較快。

　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：Tu=6.0ms,Ti=5ms、A=4,B=2.

　　4）穩(wěn)壓穩(wěn)流自動(dòng)轉(zhuǎn)換（V/I）

　　當(dāng)電池虧電時(shí)，系統(tǒng)以強(qiáng)充方式工作，電池電壓逐漸升高。當(dāng)超過設(shè)定值時(shí)，改為浮充方式。

　　即系統(tǒng)能根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)選擇充電模式。圖4示出典型的二階段充電曲線。