一款快速稳定响应的DSP逆变电源模糊PID控制

引言

由于逆变器传递函数不易得到，而且电压输出经常波动，传统的单纯PID控制难以达到快速和稳定的响应，而模糊控制与PID相结合的控制方法，通过对误差量的变化实时分析，调整PID参数，达到快速响应和无差跟踪，可实现逆变电源的高精度实时控制。

模糊控制系统原理

模糊PID控制器以电压偏差e和偏差变化量ec作为输入，PID参数模糊自整定是找出PID三个参数与e和ec之间的模糊关系，在程序运行中通过不断检测e和ec，根据模糊控制原理对三个参数进行在线修改，以满足不同e和ec对控制参数的不同要求，从而使被控对象有良好的动、静态性能。其在线自校正工作流程如图1所示。

图中：ki、kp、kd分别为积分增益系数、比例增益系数和微分增益系数。

PID调整控制器

图1中r为给定参考电压，u是逆变器实际输出电压，e是偏差信号，ec是偏差变化率。模拟形式的PID控制算式为：

本文采用TMSLF2407实现数字PID控制，对式(1)进行离散化，可得到式(2)PID控制的离散形式，为了增加系统的可靠性，采用增量式PID控制算式，式(2)为第k次PID控制器的输出量，减去第k-1次PID控制器的输出量即可得到式(3)增量式PID控制算式。

模糊PID的实现

DC辕AC逆变电源控制的主要是输出电压及频率的准确性。频率的准确性由PWM发生器决定(它是一个存贮在存储器内的一个正弦输出表格)，只要触发计算准确就能达到设计要求。负载的变化使输出电流产生变化，对于一定脉宽输出的DC辕AC电源来说，势必导致输出电压的变化。因此采用模糊控制规则根据不同的渣e渣和渣ec渣，对PID控制器的参数kp、ki、kd进行在线自整定来调节输出电压。模糊控制器的输入变量是偏差绝对值渣E渣、偏差变化率绝对值渣EC渣，模糊控制器的输出是PID控制器的比例增益系数KP、积分增益系数KI和微分增益系数KD。本文采用CRI(CompositionalRuleofInference)推理法设计模糊规则，为了在实时控制中避免关系矩阵的合成运算，先在脱机状态下把所有可能的输入和输出情况计算出来，形成一张控制表去执行控制，控制表是以整数形式表示的，为了能产生控制表，在CRI推理法中把语言变量的论域转换成有限整数的论域，本质上是把连续论域离散后产生离散论域。采用式(5)可以将连续域离散化到整数论域N。

本文中，各语言变量的挡数均为4挡(零、小、中、大)，因此取整数论域N为{0，1，2，3，4，5，6}。此时，如图2所示，可取语言变量值4挡如下：

大(L)———取在5、6附近

中(M)———取在3、4附近

小(S)———取在1、2附近

零(Z)———取在0附近

在本文中利用CRI法推理时，控制过程是用查控制表来产生控制量的，在控制表中，模糊偏差量渣E渣、模糊偏差变化率渣EC渣，