數(shù)字PID控制

PID控制由于算法簡(jiǎn)單且易于整定，在之前的幾十年當(dāng)中都得道了非常廣泛的應(yīng)用。設(shè)計(jì)過(guò)程中不過(guò)分依賴系統(tǒng)參數(shù)，魯棒性好，可靠性高，是目前應(yīng)用最廣泛、最成熟的一種控制技術(shù)。它在模擬控制正弦波逆變電源系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。將其數(shù)字化以后，它克服了模擬PID控制器的許多不足和缺點(diǎn)，可以方便調(diào)整PID參數(shù)，具有很大的靈活性和適應(yīng)性。與其它控制方法相比，數(shù)字PID具有以下優(yōu)點(diǎn)：

PID控制并不過(guò)分依賴系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)的變化對(duì)控制效果影響很小，控制的適應(yīng)性好，具有較強(qiáng)的魯棒性。在動(dòng)態(tài)控制當(dāng)中，過(guò)去、現(xiàn)在、將來(lái)這三個(gè)要素都涵蓋在PID算法中?？刂七^(guò)程快速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)，具有良好的控制效果。PID控制在設(shè)計(jì)過(guò)程中不PID算法簡(jiǎn)單明了，便于單片機(jī)或DSP實(shí)現(xiàn)。

采用數(shù)字PID控制算法的局限性有兩個(gè)方面。一方面是系統(tǒng)的采樣量化誤差降低了算法的控制精度。另一方面，采樣和計(jì)算延時(shí)使得被控系統(tǒng)成為一個(gè)具有純時(shí)間滯后的系統(tǒng)，造成PID控制器穩(wěn)定域減少，增加了設(shè)計(jì)難度。

狀態(tài)反饋控制

狀態(tài)反饋控制可以任意配置閉環(huán)控制系統(tǒng)的極點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了逆變電源控制系統(tǒng)極點(diǎn)的優(yōu)化配置，有利于改善系統(tǒng)輸出的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，具有良好的瞬態(tài)響應(yīng)和較低的諧波畸變率。但在建立逆變器的狀態(tài)模型時(shí)將負(fù)載的動(dòng)態(tài)特性考慮在內(nèi)，因此狀態(tài)反饋控制只能針對(duì)空載和已知的負(fù)載進(jìn)行建模。由于狀態(tài)反饋控制對(duì)系統(tǒng)模型參數(shù)的依賴性很強(qiáng)，使得系統(tǒng)的參數(shù)在發(fā)生變化時(shí)易導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)誤差的出現(xiàn)和以及動(dòng)態(tài)特性的改變。例如對(duì)于非線性的整流負(fù)載，其控制效果就不是很理想。

重復(fù)控制

重復(fù)控制是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型逆變電源控制方案，它可以克服整流型非線性負(fù)載引起的輸出波形周期性的畸變。重復(fù)控制的思想是假定前一周期出現(xiàn)的基波波形畸變將在下一個(gè)周期的同一時(shí)間重復(fù)出現(xiàn)，控制器根據(jù)給定信號(hào)和反饋信號(hào)的誤差來(lái)確定所需的校正信號(hào)，然后在下一個(gè)基波周期的同一時(shí)間將此信號(hào)疊加到原控制信號(hào)上，以消除后面各個(gè)周期將出現(xiàn)的重復(fù)性畸變。該控制方法具有良好的穩(wěn)態(tài)輸出特性和非常好的魯棒性，但該方法在控制上具有一個(gè)周期的延遲，因而系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差。自適應(yīng)重復(fù)控制方案，已經(jīng)成功地應(yīng)用于逆變器的控制中。

滑模變結(jié)構(gòu)控制

滑模變結(jié)構(gòu)控制利用不連續(xù)的開(kāi)關(guān)控制方法來(lái)強(qiáng)迫系統(tǒng)的狀態(tài)變量沿著相平面中某一滑動(dòng)模態(tài)軌跡運(yùn)動(dòng)。該控制方法最大的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)參數(shù)變化和外部干擾的不敏感性，即強(qiáng)魯棒性，加上其開(kāi)關(guān)特性，特別適用于電力電子系統(tǒng)的閉環(huán)控制。但滑模變結(jié)構(gòu)控制存在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)效果不佳、理想滑模切換面難于選取、控制效果受采樣率的影響等弱點(diǎn)。如今，逆變電源的滑模變結(jié)構(gòu)控制的研究方興未艾，特別滑模變控制和其它智能控制策略相結(jié)合所構(gòu)成的符合控制策略的研究倍受關(guān)注。

無(wú)差拍控制

無(wú)差拍控制是一種基于微機(jī)實(shí)現(xiàn)的PWM方案，它根據(jù)逆變電源系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出反饋信號(hào)來(lái)計(jì)算逆變器的下一個(gè)采樣周期的脈沖寬度，80年代末引如到正弦波逆變電源控制系統(tǒng)中。對(duì)于線性系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，該控制方法具有很好的穩(wěn)態(tài)特性和快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。其缺點(diǎn)也十分明顯：它對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的變化反應(yīng)靈敏，即魯棒性較差。一旦系統(tǒng)參數(shù)出現(xiàn)較大波動(dòng)或系統(tǒng)模型建立不準(zhǔn)確時(shí)，系統(tǒng)將出現(xiàn)很強(qiáng)的震蕩。為此，在無(wú)差拍控制之中引入智能控制是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)之一。

智能控制

智能控制的分類(lèi)較廣，很多分類(lèi)都包含在內(nèi)，對(duì)于高性能的逆變電源系統(tǒng)，模糊控制器有著以下優(yōu)點(diǎn)：

如果想要達(dá)到接近非線性函數(shù)的結(jié)果，模糊控制將是首選。但模糊控制的分檔和模糊規(guī)則樹(shù)都受到一定的限制，隸屬函數(shù)的確定帶有一定的人為因素，因此模糊控制的精度有待與進(jìn)一步提高。

查找模糊控制表占用處理器的時(shí)間很少，因而可以采用較高采樣率來(lái)補(bǔ)償模糊規(guī)則的偏差。

具有較強(qiáng)的魯棒性和自適應(yīng)性，模糊控制器的設(shè)計(jì)不需要被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型。

本篇文章通過(guò)詳細(xì)的分類(lèi)，對(duì)逆變電源中的控制算法分類(lèi)進(jìn)行了著重的剖析，此外還對(duì)每種控制方法的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了介紹，方便各位新手根據(jù)需要有重點(diǎn)的進(jìn)行了選擇，希望大家在閱讀過(guò)本篇文章之后能對(duì)逆變電源中控制算法有進(jìn)一步的理解。

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