[发明专利]一种具有避免系统震荡的DC-DC电源控制方法

权利要求书

1.一种具有避免系统震荡的DC-DC电源控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立包括：比例环节、微分环节、积分环节的高频DC-DC电源PID控制系统；PID控制策略包括PID控制器和被控对象两部分，被控对象的实际输出与参考指令的偏差作为PID控制的输入，PID控制根据控制算法得到相应的控制率u(t)为：其中：K_P为比例系数；T_I为积分时间常数；T_D为微分时间常数；将控制率u(t)写成差分方程形式：其中：T为采样周期、k为采样序号、e(k-1)和e(k)分别为第(k-1)次和k次采样所得的偏差信号，则第(k-1)次，输出表示为：得出增量式PID算法方程为：Δu(k)＝K_PΔe(k)+K_Ie(k)+K_D[Δe(k)-Δe(k-1)]；其中：K_I＝K_PT/T_I、K_D＝K_PT_D/T、Δe(k)＝e(k)-e(k-1)；

2)当被控系统的实际输出与参考指令的偏差大时，取消步骤1)高频DC-DC电源PID控制系统的PID算法的积分作用，设定高频DC-DC电源控制采用PID控制和PD控制的条件，得到高频DC-DC电源积分分离PID控制系统；积分分离的PID控制算法为：u(k)＝Ae(k)+g(k-1)；其中：g(k-1)＝u(k-1)-Be(k-1)+Ce(k-2)、当被控系统的实际输出与参考指令的偏差大时，取消步骤1)高频DC-DC电源PID控制系统的PID算法的积分作用，采用积分分离的PID控制算法有效保证系统控制精度，其算法写成：u(k)＝A'e(k)-f(k-1)；其中：f(k-1)＝B'e(k-1)、B'＝e(k-1)；设定高频DC-DC电源控制采用PID控制和PD控制的条件，当满足：de(t)/dt＞0且e(t)＞0，de(t)/dt＜0且e(t)＜0，采用PID控制算法，当满足：de(t)/dt＜0且e(t)＞0，de(t)/dt＞0且e(t)＜0，系统采用PD控制，得到高频DC-DC电源积分分离PID控制系统；

3)为了增加被控对象的寿命，要求PID控制器在设定范围内的输出保持不变，在步骤2)高频DC-DC电源积分分离PID控制系统中引入死区；|e₀|为死区参数，当|e(k)|≤|e₀|时，控制器的调节输出为保持上次输出不变；ε为积分分离参数，且ε≥|e₀|；当实际输出与参考指令值的偏差小于e₀时，使得控制器保持上一个周期的输出量，即当|e(k)|≤|e₀|，u(k)＝u(k-1)；

4)将步骤3)得到的带有死区的积分分离PID控制算法应用于高频DC-DC电源控制系统中，既要求设定值和检测值的偏差小于某一数值时保持控制系统不动作以延长其使用寿命，还要求当偏差大于某一数值使积分不起作用，以防止控制器算得的控制量超过控制系统可能最大动作范围的极限控制，而引起系统较大的超调甚至震荡。

2.根据权利要求1所述的一种具有避免系统震荡的DC-DC电源控制方法，其特征在于，比例环节是成比例地反映被控对象实际输出和参考指令的偏差，只要偏差产生，比例控制器瞬间对其作出反应，使被控对象向参考指令位置运动；增大比例系数，被控对象向参考指令位置运动的速度变快；反之，减小比例系数，运动速度变慢，增加系统的调节时间。

3.根据权利要求2所述的一种具有避免系统震荡的DC-DC电源控制方法，其特征在于，微分环节影响被控对象的位移偏差的变化趋势，当被控对象向某个方向运动时，提前预测被控对象的变化方向，减小超调量；微分系数K_D＝K_PT_D影响被控对象控制系统的阻尼比，阻尼比过小，起浮阶段受干扰时振荡加剧，系统相对稳定性变差；增加阻尼意味着增加微分系数，阻尼过大，将导致系统调节时间过长，且微分作用会放大反馈信号中的干扰，选取的微分系数，使得阻尼比为在0.5-1之间。

4.根据权利要求3所述的一种具有避免系统震荡的DC-DC电源控制方法，其特征在于，积分环节将被控对象的位移偏差的累积作为输出，用于消除系统静差，提高系统无差度；积分系数K_I＝K_P/T_I越大，系统静差越小，但同时系统动态响应变慢，在位移偏差较大时易引起积分饱和。