PID算法在通信電源監控中的應用范文

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在通信電源系統中，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算法的通信電源監控系統，可以提高充電電流穩定性，加快充電過程穩態調整速度，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中技術最成熟、應用最廣泛的一種控制方式。PID控制器結構簡單、穩定性好、可靠性高，不需要建立相應的數學模型，非常易于掌握，使人們在長期的應用中積累了豐富的操作經驗。

PID控制算法的本質是根據輸入的偏差值，按照比例、積分、微分的函數關系進行運算，將運算結果用于控制輸出量。在實際應用時，可靈活改變PID控制器結構，從而滿足生產過程中復雜的需求。PID算法包括三個環節：比例控制環節、比例微分控制環節和積分控制環節，其系統構成圖如圖1所示。通過對PID的參數的調節，可以在不降低系統穩定性的前提下，有效改善系統的抗干擾能力。式（1）中，為系統偏差；是比例系數；是微分時間常數；是積分時間常數。在通信電源系統中通常采用鉛酸蓄電池作為儲能元件，在充放電控制系統中的被控對象執行機構是晶閘管，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，只能采用數值逼近的計算方式得到［3］。因此傳統PID控制算法并不完全適用于對晶閘管的控制。

為解決傳統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PID算法穩定性不高、穩態調整速度慢等缺點。引入了變速積分、抗積分飽和、不完全微分和加入死區等環節，提高了系統穩定性，縮短系統穩態時間。智能控制包括模糊控制、神經網絡控制、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PID算法的改進，利用人的先驗知識制定模糊規則，調整PID參數，擴展了傳統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PID控制器效果相近。但對于高階系統和非線性等復雜對象的控制效果要遠好于傳統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算法的監控系統設計及仿真結果

在通信系統中通常采用蓄電池作為儲能元件，本文的監控系統是對蓄電池的充放電進行監控，其控制系統如圖3所示。根據本文提出的智能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PID算法和基于智能PID算法的仿真結果如圖5、圖6所示。從仿真結果曲線可以發現，采用基于傳統PID算法的控制系統，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，其輸出電流達到50A只需0.08s，相比之下穩態時間縮短了70%，而且從仿真曲線可以發現，輸出電流調整波動明顯變小，說明本算法可以有效縮短響應時間，并提高系統穩定性。

3結語

在通信電源監控系統中，提出了一種智能PID算法，可以減小系統超調，縮短響應時間，提高系統穩定性。通過Simulink平臺的仿真結果，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：大慶石油責任有限公司信息技術公司東風分公司