PID算法在通信电源监控中的应用范文

在通信电源系统中，通常采用铅酸蓄电池作为储能元件，其理论寿命可达4~5年，但在实际使用中很少能达到理论寿命。为了解决充电设备不完善这个问题，本文提出了一种基于智能PID算法的通信电源监控系统，可以提高充电电流稳定性，加快充电过程稳态调整速度，提高电流和电压控制精度［1,2］。

1PID算法及智能PID算法

PID控制算法是在控制系统中技术最成熟、应用最广泛的一种控制方式。PID控制器结构简单、稳定性好、可靠性高，不需要建立相应的数学模型，非常易于掌握，使人们在长期的应用中积累了丰富的操作经验。

PID控制算法的本质是根据输入的偏差值，按照比例、积分、微分的函数关系进行运算，将运算结果用于控制输出量。在实际应用时，可灵活改变PID控制器结构，从而满足生产过程中复杂的需求。PID算法包括三个环节：比例控制环节、比例微分控制环节和积分控制环节，其系统构成图如图1所示。通过对PID的参数的调节，可以在不降低系统稳定性的前提下，有效改善系统的抗干扰能力。式（1）中，为系统偏差；是比例系数；是微分时间常数；是积分时间常数。在通信电源系统中通常采用铅酸蓄电池作为储能元件，在充放电控制系统中的被控对象执行机构是晶闸管，这就对控制精度提出了较高要求。在PID控制中，并不能直接准确的计算出积分和微分项，只能采用数值逼近的计算方式得到［3］。因此传统PID控制算法并不完全适用于对晶闸管的控制。

为解决传统PID算法存在的问题，本文提出了一种基于智能PID算法的控制策略，以改善传统PID算法稳定性不高、稳态调整速度慢等缺点。引入了变速积分、抗积分饱和、不完全微分和加入死区等环节，提高了系统稳定性，缩短系统稳态时间。智能控制包括模糊控制、神经网络控制、遗传算法控制等，本文选取了模糊PID控制算法。模糊PID算法是基于传统PID算法的改进，利用人的先验知识制定模糊规则，调整PID参数，扩展了传统PID算法的使用范围。模糊PID控制器的效果对于一般过程对象来说，与传统PID控制器效果相近。但对于高阶系统和非线性等复杂对象的控制效果要远好于传统PID控制器。本文采用的智能PID控制算法原理如图2所示。

2基于智能PID算法的监控系统设计及仿真结果

在通信系统中通常采用蓄电池作为储能元件，本文的监控系统是对蓄电池的充放电进行监控，其控制系统如图3所示。根据本文提出的智能PID控制算法，在Simulink中对本算法进行仿真，仿真框图如图4所示。基于传统PID算法和基于智能PID算法的仿真结果如图5、图6所示。从仿真结果曲线可以发现，采用基于传统PID算法的控制系统，其输出电流达到50A需要0.25s，而采用基于智能PID算法的控制系统，其输出电流达到50A只需0.08s，相比之下稳态时间缩短了70%，而且从仿真曲线可以发现，输出电流调整波动明显变小，说明本算法可以有效缩短响应时间，并提高系统稳定性。

3结语

在通信电源监控系统中，提出了一种智能PID算法，可以减小系统超调，缩短响应时间，提高系统稳定性。通过Simulink平台的仿真结果，证实了本算法具有良好的效果。对改进通信电源充放电效率、延长蓄电池工作寿命等方面具有实用意义。

作者：郑文宏 单位：大庆石油责任有限公司信息技术公司东风分公司