[发明专利]一种服务器系统风扇PID调速控制计算方法与系统

说明书

本发明提供了一种服务器系统风扇PID调速控制计算方法与系统，包括：为每个调控点设置计算参数；读取每个调控点的温度数据T(X)，将其与对比计算温度点S(X)进行比较；如果T(X)≥S(X)，则进行PID计算获取FS值，否则停止当前计算，记录当前调控点FS为转速最低值FSmini(X)；将所有调控点的FS值进行比较，取最大值FS作为风扇输出值。本发明通过引入对比计算温度点，过滤掉温度较低的器件温度变化对调控风扇转速的影响，同时减少了PID计算的数据量，克服了现有技术方案的弊端，保证调控精度和响应速度，风扇调控转速过渡平稳，使得系统噪音值控制在一定范围内，风扇的供电浪费较小，可靠性大幅提高。

技术领域

本发明涉及服务器功耗控制技术领域，特别是一种服务器系统风扇PID调速控制计算方法与系统。

背景技术

随着服务器技术的发展，服务器内部的集成部件数量越来越多，密度越来越高，单个器件功耗越来越高，服务器系统风扇的调速控制直接影响到系统运行的功耗、可靠性以及噪音大小。

PID调控作为一种能够实现高精度、快速响应的控制方式，在服务器系统风扇的转速调节中逐渐开始得到应用。最初的PID调控是针对单变量及反馈的一种计算方法。但在服务器内部，CPU、GPU、内存、硬盘、FPGA卡以及各个主板芯片等都具有较高的发热功耗，这就需要系统风扇的调速控制依据不同的应用工况进行转速调节。上述的发热器件都有可能成为散热瓶颈，为保证系统的可靠运行，需要对所有的发热器件温度进行监控，应用PID控制策略来进行系统风扇转速的计算，最后依据所需的最大风扇转速进行响应输出系统风扇的值。

如图1给出的PID控制系统原理示意图所示，给定R(t)与输出Y(t)之间构成一定的控制关系。在服务器系统风扇调速控制应用时，每隔一段时间，针对每个调控点的温度对系统风扇转速进行输出计算，一般采取如下简化计算公式：

FS(k)＝FS(k-1)+Kp*[T(k)-T(k-1)]+Ki*[T(k)-Tref]+Kd*[T(k)+T(k-2)-2*T(k-1)]

上式中，FS(k)为当前需要输出的风扇转速值；FS(k-1)为前一时刻风扇转速值；T(k)、T(k-1)、T(k-2)为当前、前一时刻、前两时刻的温度值；Tref为调控目标点；Kp、Ki、Kd为PID计算参数。公式中FS(k-1)的取值问题，直接导致下述两种计算方法的存在。

如图2所示，第一种方法是以上一周期的最大值FS作为下一周期计算的参数，即调控点AB的计算均以上一周期风扇的最大转速，也就是输出的控制风扇转速作为基础。但是此种控制方式极易出现风扇转速的超调，造成风扇转速的波动。如表1所示，设置A的调控参数Kp＝5、Ki＝0.5、Kd＝1；设置B的调控参数Kp＝6、Ki＝0.3、Kd＝0.8。

表1