引言

　　由於(yu) 逆變器傳(chuan) 遞函數不易得到，而且電壓輸出經常波動，傳(chuan) 統的單純PID控製難以達到快速和穩定的響應，而模糊控製與(yu) PID相結合的控製方法，通過對誤差量的變化實時分析，調整PID參數，達到快速響應和無差跟蹤，可實現逆變電源的高精度實時控製。

　　1 模糊控製係統原理
模糊PID控製器以電壓偏差e 和偏差變化量ec作為(wei) 輸入，PID 參數模糊自整定是找出PID 三個(ge) 參數與(yu) e 和ec 之間的模糊關(guan) 係，在程序運行中通過不斷檢測e 和ec，根據模糊控製原理對三個(ge) 參數進行在線修改，以滿足不同e 和ec 對控製參數的不同要求，從(cong) 而使被控對象有良好的動、靜態性能。其在線自校正工作流程如圖1所示。
　　

　　圖中：ki、kp、kd分別為(wei) 積分增益係數、比例增益係數和微分增益係數。
　　1.1 PID調整控製器
　　圖1 中r 為(wei) 給定參考電壓，u 是逆變器實際輸出電壓，e 是偏差信號，ec 是偏差變化率。模擬形式的PID控製算式為(wei)
　　

　　本文采用TMSLF2407實現數字PID控製，對式（1）進行離散化，可得到式（2）PID 控製的離散形式，為(wei) 了增加係統的可靠性，采用增量式PID控製算式，式（2）為(wei) 第k 次PID控製器的輸出量，減去第k-1次PID 控製器的輸出量即可得到式（3）增量式PID 控製算式。
　　

1.2 模糊PID的實現
　　DC轅AC逆變電源控製的主要是輸出電壓及頻率的準確性。頻率的準確性由PWM發生器決(jue) 定（它是一個(ge) 存貯在存儲(chu) 器內(nei) 的一個(ge) 正弦輸出表格），隻要觸發計算準確就能達到設計要求。負載的變化使輸出電流產(chan) 生變化，對於(yu) 一定脈寬輸出的DC轅AC電源來說，勢必導致輸出電壓的變化。因此采用模糊控製規則根據不同的渣e渣和渣ec渣，對PID控製器的參數kp、ki、kd進行在線自整定來調節輸出電壓。模糊控製器的輸入變量是偏差絕對值渣E渣、偏差變化率絕對值渣EC渣，
　　模糊控製器的輸出是PID 控製器的比例增益係數KP、積分增益係數KI和微分增益係數KD。本文采用CRI（Compositional Rule of Inference）推理法設計模糊規則，為(wei) 了在實時控製中避免關(guan) 係矩陣的合成運算，先在脫機狀態下把所有可能的輸入和輸出情況計算出來，形成一張控製表去執行控製，控製表是以整數形式表示的，為(wei) 了能產(chan) 生控製表，在CRI推理法中把語言變量的論域轉換成有限整數的論域，本質上是把連續論域離散後產(chan) 生離散論域。采用式（5）可以將連續域離散化到整數論域N。

　　本文中，各語言變量的擋數均為(wei) 4 擋（零、小、中、大），因此取整數論域N 為(wei) {0，1，2，3，4，5，6}。此時，如圖2所示，可取語言變量值4擋如下：
　　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法推理時，控製過程是用查控製表來產(chan) 生控製量的，在控製表中，模糊偏差量渣E渣、模糊偏差變化率渣EC渣，PID控製器的模糊比例增益係數KP、模糊積分增益係數KI和模糊微分增益係數KD都是用其對應整數論域的元素來表示的。對於(yu) 單個(ge) 實時精確量利用式（5），得到的結果再四舍五入，就求出了對應整數論域的相應元素，從(cong) 而實現了輸入量的模糊化。
　　

　　針對不同的e 和ec，kp，ki，kd的整定原則為(wei) ：
　　1）當渣e渣較大時，為(wei) 使係統具有較好的跟蹤性能，應取較大的kp與(yu) 較小的kd，同時為(wei) 避免係統響應出現較大的超調，應對積分作用加以限製，通常取ki=0。
　　2）當渣e渣和渣ec渣中等大小時，為(wei) 使係統具有較小的超調，kp應取小一些，在這種情況下，kd的取值對係統的影響較大，應取小一些，ki的取值要適當。
　　3）當渣e渣較小時，為(wei) 使係統具有較好的穩定性能，kp和ki 均應取大些，同時為(wei) 避免係統在設定值時出現振蕩，並考慮係統抗幹擾的性能，當渣ec渣較大時，kd
　　可取小些；渣ec渣較小時kd可取得較大些。
　　根據以上整定原則和總結工程設計人員的技術知識和操作經驗，建立了表1所列的模糊規則表。
　　

　　式中：k 為(wei) 模糊控製中對模糊量進行反模糊化時的比例因子。

1.3 DSP 軟件算法實現
　　為(wei) 了保證模糊PID 控製的實時性和準確性，DSP在A/D采樣的中斷子程序中就調用模糊PID控製算法程序，立即計算出輸出控製量並送到被控對象，根據TMSLF2407 的性能，機器時鍾周期和中斷延時可以計算出本係統從(cong) 采樣當前實際輸出值到輸出控製量大約需要6.67 滋s ，這對於(yu) 1ms一次的采樣來說是足夠的，完全滿足實時性要求。程序流程圖如圖3所示。
　　

　　下麵是部分程序。
　　執行PID控製
　　PID_Control：
　　SETC SXM
　　SETC OVM
　　SPM #O
　　LDP #4
　　LACL ADRESULTSACL PID_input
　　DALL Fuzzy_PID_table
　　反模糊變化程序
　　Fuzzy_PI_end：
　　LT k1
　　MPY Fuzzy_K
　　PAC
　　SACL Kp
　　LT k2
　　MPY Fuzzy_K
　　PAC
　　SACL Ki
　　LT k3
　　MPY Fuzzy_K
　　PAC
　　SACL K
　　RET
　　2 實驗結果
　　圖4為(wei) 實驗波形，其中（a）、（b ）為(wei) PID控製時突減負載、突加負載時的電壓波形。（c）、（d ）為(wei) 模糊PID控製時突減負載、突加負載的電壓波形，從(cong) 實驗結果可以看出采用模糊PID控製的方法與(yu) 一般的PID 控製方法相比具有動態響應速度快、超調小，輸出穩定後其幅值變化很小，突加、減負載時電壓變化幅值小的優(you) 點，因而能更有效地抑製負載突變或外界幹擾對電壓的影響。
　　

3 結語
　　1）模糊PID控製器既具有模糊控製的自適應能力，又具有PID控製器靈活性的特點。
　　2）模糊控製作為(wei) 一種智能控製方法，在逆變電源電壓控製應用中獲得了較好的控製效果，具有控製精度高，實時性、穩態輸出特性好等優(you) 點。#p#分頁標題#e#
　　3）采用DSP控製係統在滿足逆變電源控製的要求下，具有成本低、控製靈活、可靠性高的特點。