PID算法在通信電源監(jiān)控中的應(yīng)用范文

本站小編為你精心準備了PID算法在通信電源監(jiān)控中的應(yīng)用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

在通信電源系統(tǒng)中，通常采用鉛酸蓄電池作為儲能元件，其理論壽命可達4~5年，但在實際使用中很少能達到理論壽命。為了解決充電設(shè)備不完善這個問題，本文提出了一種基于智能pid算法的通信電源監(jiān)控系統(tǒng)，可以提高充電電流穩(wěn)定性，加快充電過程穩(wěn)態(tài)調(diào)整速度，提高電流和電壓控制精度［1,2］。

1PID算法及智能PID算法

PID控制算法是在控制系統(tǒng)中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種控制方式。PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高，不需要建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，非常易于掌握，使人們在長期的應(yīng)用中積累了豐富的操作經(jīng)驗。

PID控制算法的本質(zhì)是根據(jù)輸入的偏差值，按照比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進行運算，將運算結(jié)果用于控制輸出量。在實際應(yīng)用時，可靈活改變PID控制器結(jié)構(gòu)，從而滿足生產(chǎn)過程中復(fù)雜的需求。PID算法包括三個環(huán)節(jié)：比例控制環(huán)節(jié)、比例微分控制環(huán)節(jié)和積分控制環(huán)節(jié)，其系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖1所示。通過對PID的參數(shù)的調(diào)節(jié)，可以在不降低系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，有效改善系統(tǒng)的抗干擾能力。式（1）中，為系統(tǒng)偏差；是比例系數(shù)；是微分時間常數(shù)；是積分時間常數(shù)。在通信電源系統(tǒng)中通常采用鉛酸蓄電池作為儲能元件，在充放電控制系統(tǒng)中的被控對象執(zhí)行機構(gòu)是晶閘管，這就對控制精度提出了較高要求。在PID控制中，并不能直接準確的計算出積分和微分項，只能采用數(shù)值逼近的計算方式得到［3］。因此傳統(tǒng)PID控制算法并不完全適用于對晶閘管的控制。

為解決傳統(tǒng)PID算法存在的問題，本文提出了一種基于智能PID算法的控制策略，以改善傳統(tǒng)PID算法穩(wěn)定性不高、穩(wěn)態(tài)調(diào)整速度慢等缺點。引入了變速積分、抗積分飽和、不完全微分和加入死區(qū)等環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，縮短系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時間。智能控制包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法控制等，本文選取了模糊PID控制算法。模糊PID算法是基于傳統(tǒng)PID算法的改進，利用人的先驗知識制定模糊規(guī)則，調(diào)整PID參數(shù)，擴展了傳統(tǒng)PID算法的使用范圍。模糊PID控制器的效果對于一般過程對象來說，與傳統(tǒng)PID控制器效果相近。但對于高階系統(tǒng)和非線性等復(fù)雜對象的控制效果要遠好于傳統(tǒng)PID控制器。本文采用的智能PID控制算法原理如圖2所示。

2基于智能PID算法的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計及仿真結(jié)果

在通信系統(tǒng)中通常采用蓄電池作為儲能元件，本文的監(jiān)控系統(tǒng)是對蓄電池的充放電進行監(jiān)控，其控制系統(tǒng)如圖3所示。根據(jù)本文提出的智能PID控制算法，在Simulink中對本算法進行仿真，仿真框圖如圖4所示。基于傳統(tǒng)PID算法和基于智能PID算法的仿真結(jié)果如圖5、圖6所示。從仿真結(jié)果曲線可以發(fā)現(xiàn)，采用基于傳統(tǒng)PID算法的控制系統(tǒng)，其輸出電流達到50A需要0.25s，而采用基于智能PID算法的控制系統(tǒng)，其輸出電流達到50A只需0.08s，相比之下穩(wěn)態(tài)時間縮短了70%，而且從仿真曲線可以發(fā)現(xiàn)，輸出電流調(diào)整波動明顯變小，說明本算法可以有效縮短響應(yīng)時間，并提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3結(jié)語

在通信電源監(jiān)控系統(tǒng)中，提出了一種智能PID算法，可以減小系統(tǒng)超調(diào)，縮短響應(yīng)時間，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。通過Simulink平臺的仿真結(jié)果，證實了本算法具有良好的效果。對改進通信電源充放電效率、延長蓄電池工作壽命等方面具有實用意義。

作者：鄭文宏 單位：大慶石油責(zé)任有限公司信息技術(shù)公司東風(fēng)分公司