基于單片機的智能大功率直流電源設計

（2）改進的數字PI算法

　　標準PI算法一般不能滿足現場要求，比如在開機、停機或大幅度改變設定值時，短時間內系統偏差變化劇烈，容易造成較大的積分積累∑（Ek），使得控制輸出急劇變化，系統超調嚴重，動態性能惡化。

　　為防止這一現象發生，常用積分分離法、超限削弱積分法和有效偏差法對標準PI算法進行改進，這在隨動系統設計中較為常見。

　　由于本系統屬于恒值控制系統，要求有軟起和軟停功能，利用上述改進算法已不能滿足要求。為此，采用一種新的恒偏差算法。

　　恒偏差法和有效偏差法相類似。有效偏差法又叫逆算法。即當控制量Uk越限時，Uk取邊界值Umax或Umin.由該邊界值逆算出偏差值Ek'代替原來的偏差值Ek.然而，在恒偏差法中，是用經過衰減后的Ek'去代替Ek.系統在階躍響應時，實際工作在過阻尼狀態，從而減緩了在起、停時對主電路器件的沖擊。圖3示出兩種算法的階躍輸入響應曲線。其中曲線（a）標準PI算法響應曲線、曲線（b）恒偏差法響應曲線。

圖3 系統階躍響應曲線

　?。?）PI參數的整定

　　①采樣周期T

　　由于主電路輸出濾波網絡決定了系統輸出紋波的最大截止頻率f,所以根據香農（Snon）定理可以決定采樣頻率的上限f1 =2f 工程上一般取f1=10f.

　　由于主電路參數已知，可求得：

　　其下限T2由8098軟件執行時間決定。若采用12M晶振，平均每條語句執行時間為2us,程序運行大概需要500條語句，那么T2=1ms.所以：

1ms≤ T≤6ms

　　最終可通過現場調試來選擇了1的大小。

　　② 比例因子Kp及積分時間常數Ti工程上常用臨界比例度法，對常數Kp和Ti進行整定。即在閉環條件下，先暫時去掉積分作用，逐漸增大比例增益，直到閉環系統達到臨界穩定狀態，發生持續振蕩為止。記下此時的臨界增益Ku和振蕩周期Tu ,通過查表得到Kp=和Ti的近似值，然后由整機調試進行修正。

　　本系統穩壓閉環實驗測定結果為：Ku =6,Tu=12.0ms.

　　查表可得：Kp=0.45 x Ku=2.7、Ti=Tu÷1.2=10ms.

　　通過整機調試，可得出遞推公式中參數A 、B的值為：A=3、B=2.

　?。?）算法

　　為簡化程序設計，在進行8098軟件編程時，采用無符號數算法。

　　3）穩流方式（I）

　　穩流方式又稱強充方式，系統作電流源閉環運行，原理同上，不同的是積分時間常數要小一些，調節速度較快。

　　實驗數據如下：Tu=6.0ms,Ti=5ms、A=4,B=2.

　　4）穩壓穩流自動轉換（V/I）

　　當電池虧電時，系統以強充方式工作，電池電壓逐漸升高。當超過設定值時，改為浮充方式。

　　即系統能根據負載情況自動選擇充電模式。圖4示出典型的二階段充電曲線。

圖4 蓄電池二階段充電曲線

5）工作方式記憶（M1.M2）

　　系統可存儲兩組常用數據，即工作方式、電壓電流給定值、穩壓穩流轉換值、過壓過流值。

　　掉電時還能保護當前的工作記錄。

　　6）軟起、軟停方式（SS）

　　按下該鍵，系統工作在軟停方式。觸發板將控制脈沖相位拉至最大，然后封鎖脈沖輸出。該鍵彈起，為軟起方式?？刂戚敵鲇勺钚÷两o定值。

　　7）電池檢測方式（TEST）

　　系統能循環檢測電池電壓，由數碼管進行顯示，也可通過串行口打印輸出，并有報警提示。