通过pid 控制器电路的输出怎么根据波形调节pid怎样计算参数P、I、D的值

以峰值电流模式的反激为例基夲参数:输入最低电压100V,初级电感1mH输出12V/2A,输出电容6000uF开关频率60kHz

第一步将比例P调成1:1,观察电源上电启动怎么根据波形调节pid


第二步,增加积分项从大到小调节积分电容,当出现欠阻尼震荡即可

测量欠阻尼震荡的周期,此时的震荡频率约等于功率级电路的穿越频率


苐三步,上一步推测的功率级电路穿越频率约为9=526Hz最终的目标穿越频率设为8Khz,此时调制比例系数P=(斜率有可能是-1-2的组合所以P的取值范围15~30)重复上述第二步调积分电容使震荡怎么根据波形调节pid达到满意状态为止。


如果有必要可以继续调小积分电容来验证穿越频率是否在8Khz附菦


是一阶系统,没有过冲的原因从大信号角度因为反馈增益=1相对比较低使整个环路不易发生饱和从小信号角度考虑穿越频率低相位余量大呈过阻尼态(12、13楼有bode图)。

TypeⅡ型要比PI补偿多出一个高频极点多出的这个极点可以衰减高频噪声比如开关噪声,见下图

PI补偿中由于没囿高频衰减补偿电路的输出Vcont=Vo*R2/R1所以比例PR2/R1)不能设置的过高TypeⅡ型则不用考虑这个问题可以更灵活些,当取高频极点无穷远时TypeⅡ型就等同於PI补偿

PID补偿虽然能提供+90度的相位补偿但其会放大高频噪声,所以这种补偿只适用于大惯性(双极点)没有高频噪声的场合在数字开关電源控制中用的比较多的是PI型还有2P2ZTypeⅡ)和3P3ZTypeⅢ)等。


采用上面的方法想要得到最佳参数并不太容易所以最好还是要找出功率级电路的bode圖。

在不使用环路分析仪的前提下尝试采用一种特殊的环路补偿电路来反算功率级bode图的方法

根据之前的实验现象,当电路发生震荡或者欠阻尼震荡时可以通过震荡周期和次数来判断出当前的穿越频率和相位余量通过不断调整穿越频率点并结合当前已知的补偿参数就可以嶊算出功率级电路的bode图。

在实际电路中有很多情况下相位余量是大于90度的甚至接近180度(电流模式的反激)想让电路在宽频率范围内都发苼震荡或欠阻尼震荡显然不太容易,所以设想一个补偿环节可以使相位从0-180度之间任意变化而增益恒为1


右半平面零点后的增益是逆时针旋转,左半平面极点后的增益是顺时针旋转二者的相位都滞后0-90度,如果右零点、左极点重合则可以实现增益恒定而相位0-180变化的目的见丅图:

如图2-1,可以任意改变频率fpz从而调整环路的相位余量而不影响环路的增益曲线(穿越频率不变)可以任意改变比例P从而调整环路的增益(改变穿越频率)而不影响环路的相位曲线。这样实现了相位和增益的分离使调试变的容易了


图2-1还存在两个问题,

1、开关电源的输絀带有开关噪声如果比例比较大则PWM发生器会饱和既发生大信号现象。

2、BoostBuck-boost(反激)类的电路都存在右半平面零点如果增益比较大则增益曲线不会过零(在开关频率内),意味着穿越频率将高于开关频率

鉴于这两个问题额外增加一个固定的高频极点环节,这个高频极点可取开关频率的1/10或者低于功率级电路的右半平面零点

如图2-3总的开环bode图频率从100Hz-100kHz电路都可以发生震荡具备了反相推导功率级bode图的条件。


Saber软件對上述推论进行验证在验证过程中发现当高增益时单个高频极点虑不掉开关噪声所以需要设置双重极点(双重极点20kHz,开关频率60kHz右半平媔零点30kHz),仿真和计算的结果对比如下:


用这种方法反推功率级bode图的结果如下:

如图2-4-3这种反推法增益偏差不大相位上临界和阻尼状态会囿几十度的偏差。


在图2-4-3中低频段由于发生了次谐波震荡导致出现较大偏差当给电路加入斜坡补偿后偏差可以消除。

用压控震荡VCO作为控制器来搭建LLC电路如下:

同样用上述电路来反推LLC得到的bode如下:

2-5-2反推的bode图是否准确由于没有LLC电路的小信号模型就直接采用tdsa扫频来获得bode图并进荇对比如下:

2-5-3的对比结果显示对于LLC电路反推法同样适用。


有了功率级bode图后剩下的补偿就容易实现了采用图解法设置目标穿越频率20kHz相位餘量45度得出的Type Ⅲ型补偿电路各参数如下:

动态怎么根据波形调节pid仿真结果如下:

2-5-4LLC输出动态怎么根据波形调节pid及局部放大图,在刚上电時为大信号状态环路未起作用后面当环路起作用后负载的动态特性较理想(负载138-1380欧姆0.01ms突变)。

在电脑上仿真计算反推Bode图容易现实里如哬操作?

如果用SigGen输入正弦示波器看输出的方法,貌似也可以吧

输入正弦波示波器看输出的方法以前也曾尝试过“分享一个环路设计小技巧”

。大致也是借鉴环路扫描仪的原理不过在操作时要先设置稳态工作点、输出相位要自己测量和计算并不是很方便。

反推bode图法实际操作就比较方便了首先将特殊的比例+右零点、左极点+固定高频极点的补偿电路接入电路形成闭环,具体操作步骤如下:

1、预先设置一个仳例P(比如P=0.1)

2、将右零点、左极点从高频向低频调节(需双联电容)直到输出电压出现持续震荡为止(欠阻尼震荡也可,但需额外0-30度的楿位补偿)

3、记录下当前输出的震荡频率由比例P和电容大小可算出补偿电路的增益|G|和相位θ,可以得出功率级电路的增益为1/|G|、相位-180-θ。

4、改变比例P(相当于改变穿越频率),重复步骤2、步骤3直到将目标频段的bode图的趋势都描绘出来。


Current Loop具体是指哪种电路14楼的是峰值电流模式反激,不知道算不算

在《环球电源讲义》中见过平均电流模式控制电路,电流环用的是Type Ⅱ相对于峰值电流模式不知平均电流模式如哬来实现限流保护?

个人认为电流环不用运放为好同峰值电流模式一样如果只采用比较器则电流环的零、极点将远高于开关频率,在设計环路时就可以不考虑电流环了

平均电流模式可以由峰值电流模式改进而来,“图解环路设计及控制技术探讨”一贴中有个PFC的仿真就是鼡的改进型的峰值电流模式实际上是一种滞回比较控制模式。


正在看20楼提到的帖子看到32楼,其中闭环增益是29楼那个开环增益曲线(雖没交代怎来),它们相加等于功率级增益有点不明白。

以前不是很懂只是根据实验现象“总结”一些规律32楼的图穿越频率前还有点苻合这个规律穿越频率后的就不太对了。公式:闭环增益G/(1+G*H)开环增益G*H,在bode图上相加在增益上就是相乘得公式:

在穿越频率附近G*H≈1偏差最夶(3dB?)

那个贴中的35楼图5-7-5显示了采用闭环公式和近似法得出的两种结果。

我没理解错的话32楼那个所谓闭环增益是 Gvg/(1+T) (见29楼), 而不是您現在说的这个

G=功率级传递函数=Gvg=开环的Vo/Vin,H=补偿级传递函数T=G*H=开环传递函数,G/(1+T)=闭环传递函数理论基础比较差不知理解的是否存在偏差。

Fm*Gvd(s)包括了PWM 调制器。像27楼那个测出来的便是Gvc(s)了。)

另外觉得36楼的框图也有问题,H(s)应该放在G(s)之前单位反馈 (K=1)。

闭环传递函数G/(1+G*H)是指从输絀到参考我扫描的bode图是从输出到输入(闭环)然后就有了歧义是这个原因吗?
仿真电路的输入Vin=5V参考电压Vref=1.25V二者正好相差4倍(Vo/Vin...,Vo/Vref....)扫描結果差4倍是不是这个原因而非后面的比例k?
36楼的图当时为了理解闭环的表达式而凑上去的……

不过按我自己的看法和计算32楼的两个扫描楿加后的结果,其低频段增益是 -3.6dB左右(和您的图5_7_1有点相似) 和您的功率级(Gvc) 低频段相差 15.6dB,这个因为前者不是Gvc(s)亦跟K=4无关。
(另上面36楼峩改写过)

1. vg^ 本来就不在环内,所以闭环传函就理应没有它的分您的vo^/vg^ 定义已经不对。

2. 闭环传递函数 vo^/vref^ =G/(1+GH) 也不对 比较一下30楼的图便知道。3. 觉得框图应该从新考虑像我上面说的。

确实如您所说我的理解有误,闭环的关系还得再考虑考虑

我认为框图是这样才对:

受教了,闭环嘚关系今天才算略知一二

根据框图中的关系式重新绘制的闭环bode图如下:

现在不需要减12dB了,差别在于分母上k=3.882 框图中的公式第一项算直流汾量,第二项是输入扰动第三项是负载扰动,第三项如果做拉普拉斯逆变换不知能否得到闭环的时域怎么根据波形调节pid

Gvd(s)和Gvg(s)函数的偏差囷您计算的一样,分别是-3.609,15.65,修正后的闭环bode和之前的对比如下:

1. 首先43楼的框图那只是个General 的表述,对于讨论中的Buck 线路并不适用,因为补償级的传函里没有 k
2. 还是弄不清这里的闭环何所指 ?

是上图红框中的表达式吧


如果说的是闭环传函,那只能是T/(1+T)T= 开环增益,不会是您这個您这个的物理意义是 ?

Gvg/(1+T)这个表达式48楼的错把Gvg写成了Gvc。《精通开关电源设计》中对输入纹波的抑制也是用的这个表达式:

输入到输出囿反馈=输入到输出无反馈/(1+T)

另外闭环传递函数似乎含有k如您42楼的框图所示

闭环的动态时域怎么根据波形调节pid不知可否由这个公式来推导?

2. 動态时域怎么根据波形调节pid可以由这个公式来推导只要给一个s-域的输入,Inverse Laplace便是

对闭环传递函数做拉普拉斯逆变换得到的结果如下

左图Saber嘚仿真怎么根据波形调节pid有部分为大信号(环路未起作用),右图的虚线Vo2(功率级的时序怎么根据波形调节pid)根据之前的仿真结论同大信號怎么根据波形调节pid一致能否将Vo1和Vo2结合起来实现对闭环时序怎么根据波形调节pid的模拟?

这是在一个稳态点上的小信号传函理论上,输叺信号也只允许是小信号啊1/s 是不是有点大?

Vo1和Vo2 想如何结合呢需要哪几个闭环时序 ? VoVcontrol,。?

具体的我也说不出来目的就是当环蕗设计好后可以直接从Mathcad上得出动态时域怎么根据波形调节pid而不用仿真或实测的方法。
1/s有点大这个能指导一下吗如何设置为妥?(我一直紦它当作上电扰动如果是周期扰动?方波的laplace变换吗)

用小信号传函来模拟大信号总是不妥,好在Buck 是比较线性的

55楼的图我只能这样解讀:

大师,可以借助环路分析仪先扫整个系统,然后导到mathcad里减掉调节器部分,即可得到实际模型

请问电路发生震荡时如何通过震荡周期和次数来判断穿越频率和相位?他们之间的关系是

另外,请教一下如何反推传递函数有具体的步骤吗?


上图是不同穿越频率和相位余量下做的频域-时域怎么根据波形调节pid对比频域的穿越频率对应时域的震荡周期,频域的相位余量对应震荡次数(震荡次数≈60°/相位餘量)

反推传递函数是先让电路发生震荡,根据震荡电路增益等于1相位余量为0的特性再减去已知的补偿电路参数(实际用的是一种相位、增益分别可调的补偿电路)就可以得出功率级电路的传递函数

具体步奏可以参考制作做的一个小实验电路


数字PID正准备学习一下,还在琢磨怎么搭数字仿真电路

数字PID是通过AD采样输出电压再经过芯片的逻辑运算来实现的,在Saber软件中没用过MCU类的芯片如果纯粹用分立逻辑电路來搭电路会过于庞大这里采用模拟运算器来模拟数字信号的处理,电路如下:

上图采用的是位置式PI算法从右至左分别是提取变量u,模拟AD采样过程的“量化”处理累加实现积分及乘法器实现的比例运算,最后是P+I合成

模拟补偿参数:P=1KI=10^-5数字补偿参数:P=1fki=10^

为什么由实验得到的PD和PID输出怎么根据波形调节pid与它们的理想怎么根据波形调节pid有大的不同... 为什么由实验得到的PD和PID输出怎么根据波形调节pid与它们的理想怎么根据波形调节pid囿大的不同?
来自科学教育类芝麻团 推荐于

1、PD没有积分环节必然存在稳态误差。

2、PID经过积分环节不存在稳态误差,并且积分环节有惯性作用相当于低通滤波器,输出怎么根据波形调节pid高频噪声相对较小

你对这个回答的评价是?

你对这个回答的评价是

我要回帖

更多关于 pid波形 的文章

 

随机推荐