PID控制算法 - 测试系统数字稳压电源的实现

　　PID控制器由比例、积分、微分控制器组合，将测量的受控对象(在本系统中为电压电流值)与设定值相比较，用这个误差来调节系统的响应，以达到动态实时的控制过程。

　　在数字稳压电源PID控制系统中，使用比例环节控制电压电流的输出与输入误差信号成比例改变，但是这里会存在一个稳态误差，即实际值与给定值间存在的偏差，因此需要引入积分环节来消除稳态误差以提高系统精度。但由于电源系统在导通、关断时，产生积分积累，会引起电压电流超调，甚至会出现震荡。为了减小这方面的影响，设定给定一个误差值范围，当电压电流与设定工作值的误差小于这一给定值时，采用积分环节去消除系统比例环节产生的稳态误差。PID控制算法设定阈值ε，当|e(k)|>ε时，采用PD控制环节，减少超调量，使系统有较快的响应;当|e(k)|<ε时，采用PID控制，以保证电压电流精度和稳定度。在电压达到千分之一精度范围后，需要加入积分环节，以完成电源开机时迅速稳定的输出。PID算法流程图如图3所示。

　　图3 PID控制算法流程图。

　　PID控制算法程序采用结构体定义：

　　struct PID{

　　unsigned int SetPoint; //设定目标Desired Value

　　unsigned int Proportion; //比例常数Proportional Const

　　unsigned int Integral; //积分常数Integral Const

　　unsigned int Derivative; //微分常数Derivative Const

　　unsigned int LastError; //Error[-1]

　　unsigned int PrevError; //Error[-2]

　　unsigned int SumError; //Sums of Errors

　　}spid;

　　在PID控制算法中，经过不断与给定值进行比较，动态控制电压电流输出的稳定，同时确保电压电流输出的精度。

　　PID控制算法程序如下：

　　unsigned int PIDCalc(struct PID *pp,unsigned int Next-Point)

　　{

　　unsigned int dError,Error;

　　Error=pp->SetPoint-NextPoint; //偏差

　　pp->SumError+= Error; //积分

　　dError=pp->LastError-pp->PrevError; //当前微分

　　pp->PrevError=pp->LastError;

　　pp->LastError= Error;

　　return(pp->Proportion* Error //比例

　　+pp->Integral*pp->SumError //积分项

　　+pp->Derivative*dError); //微分项

　　}