[发明专利]一种动态调节积分上限值的改进PID控制算法

说明书

本发明提供一种动态调节积分上限值的改进PID控制算法，包括如下步骤：步骤1：确定电压环算法流程；步骤2：确定电流环算法流程；步骤3：输出系统最终控制量。本发明以传统的LLC拓扑的数字控制电源为例来加以阐述，实际控制结构为输出电压环与输出电流环并行的控制结构，最终系统的输出取两个环路计算输出的最小值；本发明能大幅提升数字电源的动态响应，提高产品的稳定性与可靠性。

技术领域

本发明属于数字化控制技术领域，尤其涉及一种动态调节积分上限值的改进PID控制算法。

背景技术

数字化控制技术在电源开发、电机控制、光伏发电等功率转换领域得到了大规模的应用于实践，PID控制是众多控制算法(包括线性和非线性控制算法、智能控制算法等)中实现最为简单、应用最为成熟的一种典型控制算法，它具有无需在线辨识、对被控对象精确模型识别度不高、鲁棒性能好的优点，因而得到工程界越来越广泛的应用与实现。

现有的PID控制算法还是基于传统的PID算法思想而设计的，它出现的年代也最为久远，已经被工程界证明是行之有效的一种算法。该算法最为突出的缺点是在计算的过程中不能很好地控制积分运算的增长上限，随着电源的输出功率逐渐增大，积分量会逐渐累积，虽然我们可以使用电源输出最大功率时所对应的积分上限值来作为整个功率输出范围的积分上限值，但是当电源没有工作在最大功率时，突然进行卸载动作，积分量也会从该固定的上限值逐渐减少到当前输出功率所对应的积分量，整个退积分幅度非常大，过程变化缓慢，会导致电源动态响应缓慢，不利于产品的稳定性与可靠性。

因此，对传统的PID算法进行改进，使其能大幅提升数字电源的动态响应，对于提高产品的稳定性与可靠性具有很强的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态调节积分上限值的改进PID控制算法，能大幅提升数字电源的动态响应，提高产品的稳定性与可靠性。

术语解释：PID控制：比例、积分、微分控制。

该技术应用产品：数字电源、电机控制、化工生产等。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一种动态调节积分上限值的改进PID控制算法，包括如下步骤：

步骤1：确定电压环算法流程，具体如下：

(1)、计算参考量ref_v与检测量O_v的偏差：

e_v(k)＝ref_v-O_v

式中，ref_v为电压环参考量，O_v为电压环检测量，e_v(k)为电压环当前周期误差量；

(2)、计算PID的输出：

U_vt(k)＝K_pv*e(k)+I_v(k)+K_dv*(e_v(k)-e_v(k-1))

式中，U_vt(k)为电压环当前周期环路输出量，e_v(k)为电压环当前周期误差量，e_v(k-1)为电压环前一周期误差量，I_v(k)为电压环当前周期积分量，K_pv为电压环积分系数，K_dv为电压环微分系数；

(3)、输出限幅度：

式中，U_vsat为电压环饱和输出量，U_max为最大输出量，U_min为最小输出量；