[发明专利]一种PID控制的工程实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种PID控制的工程实现方法。

背景技术

PID控制器是控制应用最广泛的一种自动控制器，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成，PID控制器因其原理简单、易于实现、适用面广、控制参数行对独立且选定简单等特点，在工业控制中利用PID控制器对控制系统进行偏差调节，进而使得被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。

PID控制器的数学表达式为：

Δx_in＝x_{in_Ref}-x_in(1)

其中，x_{in_Ref}为控制量参考信号，x_in为控制量输入信号，Δx_in为控制量输入信号相对于控制量参考信号的差值，y为PID控制器的调节输出信号，K_P为比例系数，K_i为积分系数，K_d为微分系数。

PID控制器的工程实现表达式为：

Δx_in＝x_{in_Ref}-x_in(3)

其中，Δx_in(k)为第k个采样周期内采样的控制量输入值与第k个采样周期内对应的控制量参考值之间的差值，Δx_in(k-1)为第k-1个采样周期内采样的控制量输入值与第k-1个采样周期内对应的控制量参考值之间的差值，Δt为控制系统的采样周期时间。

PID控制器在工程应用时，采样信号通常存在噪音，当控制系统的采样周期时间Δt为很小量时，微分量会将采样信号中的噪音放大，从而导致PID控制器的输出信号y中存在大量噪音，导致控制系统不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种在电力电子控制系统中应用，以避免高频噪音被放大的弊端，可以使得控制系统具有更高的截止频率的PID控制的工程实现方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种PID控制的工程实现方法，其特征在于：

步骤1、向控制系统中的PID控制器中输入控制量参考信号；

步骤2、对于控制系统中的控制量信号和控制量参考信号，根据控制系统的采样周期，采样控制量信号中各采样周期内的控制量输入值以及对应的控制量参考值；

控制系统中PID控制器的工程实现数学表达式为：

Δx_in＝x_{in_Ref}-x_in(5)

其中，x_{in_Ref}为控制系统中预控制实现的控制量参考信号，x_in为控制量输入信号，Δx_in为控制量输入信号与对应控制量参考信号之间的差值，y为PID控制器的输出信号，K_P为比例系数，K_i为积分系数，K_d为微分系数，Δx_in(k)为第k个采样周期内采样的控制量输入值与对应控制量参考值之间的差值，x_{in_Ref}(k)为第k个采样周期内采样的控制量输入值对应的控制量参考值，x_{in_Ref}(k-1)为第k-1个采样周期内采样的控制量输入值对应的控制量参考值，Δt为控制系统的采样周期时间；

将作为PID控制器中的微分单元，根据PID控制器的输出信号实现控制系统中控制量信号的控制。

简单地，对于电力电子技术中实现电流信号控制的电流控制系统，对电流控制系统中的输入电流信号和预控制实现的参考电流信号进行数据采样，从而获取各采样周期内的输入电流值及对应的参考电流值；

向PID控制器中输入各采样周期内的输入电流值与参考电流值的差值、电感L两端的电压差值u_L；

根据电学原理可得：

其中，i_in为流经电感的输入电流信号，由公式(5)、公式(6)和公式(8)得到的电流信号控制对应的PID控制器的工程实现数学表达式为：

Δi_in＝i_{in_Ref}-i_in(9)