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歡迎技術(shù)大牛討論數(shù)字電源閉環(huán)控制PID參數(shù)的整定

     與傳統(tǒng)的模擬電源相比,數(shù)字電源的主要區(qū)別是控制與通信部分。在簡(jiǎn)單易用、參數(shù)變更要求不多的應(yīng)用場(chǎng)合,模擬電源產(chǎn)品更具優(yōu)勢(shì),因?yàn)槠鋺?yīng)用的針對(duì)性可以通過硬件固化來實(shí)現(xiàn),而在可控因素較多、實(shí)時(shí)反應(yīng)速度更快、需要多個(gè)模擬系統(tǒng)電源管理的、復(fù)雜的高性能系統(tǒng)應(yīng)用中,數(shù)字電源則具有優(yōu)勢(shì)。 數(shù)字電源發(fā)展現(xiàn)在越來越好,也越來越接近我們電源工程師了,但是在閉環(huán)控制中,多數(shù)用PID進(jìn)行閉環(huán)控制,PID控制是通過參量Kp,Ti,Td起作用的,這3個(gè)參量大小不同,就是比例,積分,微分作用強(qiáng)弱的變化。

   請(qǐng)高手出來討論如何整定這3個(gè)參量,個(gè)人對(duì)于這個(gè)不是很精通,但是感覺建模仿真是比較有效的手段,那我就先來討論下如何建模和具體步驟。。

建模與仿真

    PID控制器是目前在過程控制中應(yīng)用最為普遍的控制器,它通??梢圆捎靡韵聨追N形式:比例控制器,比例微分控制器,比例積分控制器,標(biāo)準(zhǔn)控制器。

下面通過一個(gè)例子來介紹PID控制器的設(shè)計(jì)過程。

假設(shè)某彈簧(阻尼系統(tǒng))如圖1所示,。讓我們來設(shè)計(jì)不同的PPD、PI、PID校正裝置,構(gòu)成反饋系統(tǒng)。來比較其優(yōu)略。

系統(tǒng)需要滿足:

(1)較快的上升時(shí)間和過渡過程時(shí)間;

(2)較小的超調(diào);

(3)無靜差。

  

 下圖為彈簧阻尼系統(tǒng)

QQ截圖20140911103006

系統(tǒng)的模型可描述如下:

1)、繪制未加入校正裝置的系統(tǒng)開環(huán)階躍響應(yīng)曲線。

根據(jù)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù),程序如下:

clear;

t=0:0.01:2;

num=1;

den=[1 10 20];

c=step(num,den,t);

plot(t,c);

xlabel('Time-Sec');

ylabel('y');

title('Step Response');

grid;

 

系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如圖2 

QQ截圖20140911103225

2)、加入P校正裝置

我們知道,增加可以降低靜態(tài)誤差,減少上升時(shí)間和過渡時(shí)間,因此首先選擇P校正,也就是加入一個(gè)比例放大器。此時(shí),系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為:

    

全部回復(fù)(38)
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2014-09-11 11:03
一個(gè)系統(tǒng)包含很多環(huán)節(jié)不好搞,還是實(shí)驗(yàn)為主,D很少用到,一般都是PI
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2014-09-11 13:08

一個(gè)是模擬化調(diào)節(jié),一個(gè)是數(shù)字化調(diào)節(jié),不容易??!還得離散化處理。

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2014-09-11 14:13
PID控制,實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差,利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 
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2014-09-11 15:27

我們的步驟一般是  1.建立數(shù)學(xué)模型,寫出傳遞函數(shù) 2.根據(jù)控制原理里面的不同類型系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),這種方法在設(shè)計(jì)過程中需要忽略或合并很多環(huán)節(jié),計(jì)算出的PI參數(shù)需要在做調(diào)整,我最近做逆變器的電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)用的是matlab中的sisotool工具箱,建立好數(shù)學(xué)模型后,可調(diào)整不斷調(diào)整幅值裕度和相位裕度,同時(shí)觀察階躍響應(yīng),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成一組PI參數(shù),這種方法還挺有效,在實(shí)際系統(tǒng)中效果相對(duì)比較好 

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2014-09-12 17:34

0
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2014-09-12 17:36
@sddcacaxzx
[圖片]

在工程實(shí)際中,應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制,簡(jiǎn)稱PID控制,又稱PID調(diào)節(jié)。PID基本控制規(guī)律可描述為:U(t)= Kp*e(t) + Ki*∫e(t)dt + Kd*de(t)/dt,其中 et)為誤差,U(t)PID控制器輸出,Kp, Ki, Kd分別為比例、積分、微分增益,在控制過程中,Kp, Ki, Kd,的表現(xiàn)為1Kp越大系統(tǒng)響應(yīng)速度越快,但是系統(tǒng)的超調(diào)隨著增加,調(diào)節(jié)時(shí)間也隨著增長(zhǎng).當(dāng)Kp增大到一定值后,閉環(huán)將趨于不穩(wěn)定;2:積分存在其目的為了消除穩(wěn)態(tài)誤差,只要誤差存在,積分控制就起作用直至消除誤差,Ki越大響應(yīng)越慢,越小響應(yīng)越快;3微分項(xiàng)能預(yù)測(cè)誤差的變化趨勢(shì),所以就能提前使抑制誤差的作用等于零甚至為負(fù)值,從而避免被控量的嚴(yán)重超調(diào)。因此對(duì)有較大慣性或滯后的被控象,比例微分(PD控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)性。

1
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2014-09-12 17:39

PID參數(shù)整定通常有兩種方法:1.利用MAITLABSimulink仿真;2.試湊法。

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2014-09-12 17:40
@得意的小女生
一個(gè)是模擬化調(diào)節(jié),一個(gè)是數(shù)字化調(diào)節(jié),不容易??!還得離散化處理。
這樣試出來的電路的帶寬會(huì)不會(huì)很小啊
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2014-09-12 17:43

樓主使用的是試湊法??

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2014-09-12 18:18
好像目前數(shù)字電源設(shè)計(jì)的方法有兩種:(1)把模擬控制的方法通過z變換轉(zhuǎn)換成數(shù)字控制方法。(2)直接用數(shù)字的方法設(shè)計(jì)。熟悉了模擬控制方法的工程師比較傾向于用第一種方法吧。我看過一篇文章也是采用第一種方法的確定的PID參數(shù)。只是比平常模擬控制的方法多了一步z變換。
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2014-09-12 18:18
@zhangx84265
PID控制,實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差,利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 
目前數(shù)字電源設(shè)計(jì)的方法有兩種:(1)把模擬控制的方法通過z變換轉(zhuǎn)換成數(shù)字控制方法。(2)直接用數(shù)字的方法設(shè)計(jì)。熟悉了模擬控制方法的工程師比較傾向于用第一種方法吧。
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dakjncdc
LV.7
13
2014-09-12 18:44

我一直是用試驗(yàn)法,就是感覺很麻煩。嗯,我也是用PI,我的調(diào)試方法是先去掉I,反復(fù)調(diào)試P,調(diào)好后再慢慢加I量,再反復(fù)調(diào)到滿意的狀態(tài)。能不能講講你的調(diào)試技巧?供我們學(xué)習(xí)下

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dakjncdc
LV.7
14
2014-09-12 18:46
@我愛莫某某
我們的步驟一般是 1.建立數(shù)學(xué)模型,寫出傳遞函數(shù)2.根據(jù)控制原理里面的不同類型系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),這種方法在設(shè)計(jì)過程中需要忽略或合并很多環(huán)節(jié),計(jì)算出的PI參數(shù)需要在做調(diào)整,我最近做逆變器的電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)用的是matlab中的sisotool工具箱,建立好數(shù)學(xué)模型后,可調(diào)整不斷調(diào)整幅值裕度和相位裕度,同時(shí)觀察階躍響應(yīng),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成一組PI參數(shù),這種方法還挺有效,在實(shí)際系統(tǒng)中效果相對(duì)比較好 
電路的帶寬小不小???樓主有沒有測(cè)試呢??
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2014-09-13 08:28
@q若不棄永相惜q
一個(gè)系統(tǒng)包含很多環(huán)節(jié)不好搞,還是實(shí)驗(yàn)為主,D很少用到,一般都是PI
確實(shí),不過PID控制確實(shí)性能很不錯(cuò)
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2014-09-13 08:28
@得意的小女生
一個(gè)是模擬化調(diào)節(jié),一個(gè)是數(shù)字化調(diào)節(jié),不容易啊!還得離散化處理。
嗯嗯,請(qǐng)教下如何進(jìn)行離散化處理呢??
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2014-09-13 08:29
@zhangx84265
PID控制,實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差,利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 
您有沒有PID控制器經(jīng)驗(yàn)?zāi)?求指導(dǎo)。。
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2014-09-13 08:30
@幾代人的成功
PID參數(shù)整定通常有兩種方法:1.利用MAITLAB作Simulink仿真;2.試湊法。
能不能講講你的調(diào)試技巧?供我們學(xué)習(xí)下。。
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2014-09-13 08:30
@李潛來報(bào)道
樓主使用的是試湊法??
嗯嗯 我使用的是試湊法的。。但是效果不明顯。。
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2014-09-13 08:31
@大財(cái)主11
好像目前數(shù)字電源設(shè)計(jì)的方法有兩種:(1)把模擬控制的方法通過z變換轉(zhuǎn)換成數(shù)字控制方法。(2)直接用數(shù)字的方法設(shè)計(jì)。熟悉了模擬控制方法的工程師比較傾向于用第一種方法吧。我看過一篇文章也是采用第一種方法的確定的PID參數(shù)。只是比平常模擬控制的方法多了一步z變換。
表示現(xiàn)在只會(huì)試湊法。。
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2014-09-13 15:21
新人對(duì)于閉環(huán)控制PID參數(shù)的整定不是很懂,大神來分享經(jīng)驗(yàn)。。。
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2014-09-13 15:22
@sddcacaxzx
在工程實(shí)際中,應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制,簡(jiǎn)稱PID控制,又稱PID調(diào)節(jié)。PID基本控制規(guī)律可描述為:U(t)= Kp*e(t) + Ki*∫e(t)dt + Kd*(de(t)/dt),其中 e(t)為誤差,U(t)為PID控制器輸出,Kp, Ki, Kd分別為比例、積分、微分增益,在控制過程中,Kp, Ki, Kd,的表現(xiàn)為: 1:Kp越大系統(tǒng)響應(yīng)速度越快,但是系統(tǒng)的超調(diào)隨著增加,調(diào)節(jié)時(shí)間也隨著增長(zhǎng).當(dāng)Kp增大到一定值后,閉環(huán)將趨于不穩(wěn)定;2:積分存在其目的為了消除穩(wěn)態(tài)誤差,只要誤差存在,積分控制就起作用直至消除誤差,Ki越大響應(yīng)越慢,越小響應(yīng)越快;3:微分項(xiàng)能預(yù)測(cè)誤差的變化趨勢(shì),所以就能提前使抑制誤差的作用等于零甚至為負(fù)值,從而避免被控量的嚴(yán)重超調(diào)。因此對(duì)有較大慣性或滯后的被控象,比例微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)性。
好復(fù)雜的樣子。。都用上了微積分了啊。。。
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2014-09-14 08:35
@dakjncdc
我一直是用試驗(yàn)法,就是感覺很麻煩。嗯,我也是用PI,我的調(diào)試方法是先去掉I,反復(fù)調(diào)試P,調(diào)好后再慢慢加I量,再反復(fù)調(diào)到滿意的狀態(tài)。能不能講講你的調(diào)試技巧?供我們學(xué)習(xí)下
不好意思 我也是新手 略懂皮毛
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2014-09-14 08:35
@很安靜的人
新人對(duì)于閉環(huán)控制PID參數(shù)的整定不是很懂,大神來分享經(jīng)驗(yàn)。。。
不好意思 我也是新手 略懂皮毛
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91688sj
LV.2
25
2014-09-15 08:26

如果是數(shù)字PID電源,那么自控教科書里有成熟的整定方法。照做就是了。也可以這樣做,因?yàn)檫@幾種形式的開關(guān)電源的反饋框圖都有了,補(bǔ)償部分是s域的,連續(xù)的,你要把PWM的開關(guān)方式當(dāng)作模擬的。之后,就要把補(bǔ)償?shù)哪莻€(gè)PID,也好其他補(bǔ)償方式也罷,離散化處理就可以了。但采樣周期怎么也得是開關(guān)頻率的0.1倍為好。

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91688sj
LV.2
26
2014-09-15 08:27
@sddcacaxzx
在工程實(shí)際中,應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制,簡(jiǎn)稱PID控制,又稱PID調(diào)節(jié)。PID基本控制規(guī)律可描述為:U(t)= Kp*e(t) + Ki*∫e(t)dt + Kd*(de(t)/dt),其中 e(t)為誤差,U(t)為PID控制器輸出,Kp, Ki, Kd分別為比例、積分、微分增益,在控制過程中,Kp, Ki, Kd,的表現(xiàn)為: 1:Kp越大系統(tǒng)響應(yīng)速度越快,但是系統(tǒng)的超調(diào)隨著增加,調(diào)節(jié)時(shí)間也隨著增長(zhǎng).當(dāng)Kp增大到一定值后,閉環(huán)將趨于不穩(wěn)定;2:積分存在其目的為了消除穩(wěn)態(tài)誤差,只要誤差存在,積分控制就起作用直至消除誤差,Ki越大響應(yīng)越慢,越小響應(yīng)越快;3:微分項(xiàng)能預(yù)測(cè)誤差的變化趨勢(shì),所以就能提前使抑制誤差的作用等于零甚至為負(fù)值,從而避免被控量的嚴(yán)重超調(diào)。因此對(duì)有較大慣性或滯后的被控象,比例微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)性。
是為正確的方法~
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2014-09-15 08:31
這個(gè)問題好難弄的。。
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2014-09-15 08:32
@很安靜的人
新人對(duì)于閉環(huán)控制PID參數(shù)的整定不是很懂,大神來分享經(jīng)驗(yàn)。。。
PID這個(gè)問題很難弄的,只有靠經(jīng)驗(yàn)來積累學(xué)習(xí)。。
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dakjncdc
LV.7
29
2014-09-15 08:44
@陌路絕途
不好意思我也是新手略懂皮毛

閉環(huán)反饋對(duì)輸出電壓紋波有影響,良好的閉環(huán),紋波會(huì)相應(yīng)小,如果閉環(huán)發(fā)生振蕩會(huì)使紋波變大。。

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2014-09-15 17:07
仿真理想BUCK變換器時(shí),不計(jì)電感和電容的等效串聯(lián)電阻,輸出電壓比計(jì)算所得要低,這是因?yàn)槔m(xù)流二極管的原因嗎?加入PID形成閉環(huán)回路,這個(gè)反饋會(huì)對(duì)主電路的輸出電壓有影響嗎
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bbs一哥
LV.5
31
2014-09-15 20:38
@我愛莫某某
我們的步驟一般是 1.建立數(shù)學(xué)模型,寫出傳遞函數(shù)2.根據(jù)控制原理里面的不同類型系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),這種方法在設(shè)計(jì)過程中需要忽略或合并很多環(huán)節(jié),計(jì)算出的PI參數(shù)需要在做調(diào)整,我最近做逆變器的電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)用的是matlab中的sisotool工具箱,建立好數(shù)學(xué)模型后,可調(diào)整不斷調(diào)整幅值裕度和相位裕度,同時(shí)觀察階躍響應(yīng),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成一組PI參數(shù),這種方法還挺有效,在實(shí)際系統(tǒng)中效果相對(duì)比較好 
有沒有這方便的學(xué)習(xí)資料?正是我想學(xué)習(xí)的,還有,MATLAB好不好學(xué)?
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