为通过反馈调节控制信号实现稳压,系统软件设计中加入了PID控制算法,即单片机中将给定电压值与采样反馈电压值比较,利用偏差的比例、积分、微分线性组合调整PWM信号的占空比,进而达到稳压。常用的PID算法形式为:
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式中:KP、Ki、Kd分别为比例系数、积分系数、微分系数;e(k)为偏差;u(k)为所需控制信号的调整值。
该系统设计选择PI算法(PID算法的一种简单形式),即令Kd为零,只考虑比例系数和积分系数。因此,系统稳压控制的优劣取决于参数Kp、Ki。Kp越大,系统反应越灵敏,但Kp偏大会导致输出振荡大,调节时间延长,所以应谨慎选择。积分系数的运用可以消除系统的稳态误差,提高系统的控制精度。PI算法流程如图3所示。图3中引入了积分分离式算法,减少积分校正对控制系统动态性能的影响。即在控制开始阶段或电压值大幅度变化时,取消积分校正;而当实际电压值与设定值的误差小于一定值时,恢复积分校正作用。积分分离式算法既保持积分作用,又减小超调量,改善控制系统的性能。经实验确定,可实现稳压功能。
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4.3 仿真验证
Simulink是MATLAB提供的实现动态系统建模仿真的一个软件包。采用
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5 结语
利用Boost电路实现了系统设计的升压转换,采用CPLD和单片机完成数字控制,软件编程得到PWM信号,通过调整占空比实现输出电压数字调节。而运用PI算法则是本系统设计的亮点,完美实现了宽输入,稳压输出。