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专利号: 2022104791143
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 控制;调节
更新日期:2025-03-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于PID的电源控制系统,其特征在于,包括:

上位机、ESP主控芯片、以及与所述ESP主控芯片连接的第一WI-FI模块、第一电源控制电路、第二电源控制电路、第一数据采集电路、第二数据采集电路、第一电源和第二电源;

所述上位机采集用户的输入控制信号,并将所述输入控制信号传输至所述第一WI-FI模块;

所述第一WI-FI模块将所述输入控制信号传输至所述ESP主控芯片;

所述ESP主控芯片根据所述上位机与所述第一WI-FI模块之间的通讯协议将所述输入控制信号处理成输入电源控制信号和通道信号;

所述第一数据采集电路连续采集所述第一电源输出的第一数字电源状态信号和所述第二数据采集电路连续采集所述第二电源输出的第二数字电源状态信号,并将所述第一数字电源状态信号和所述第二数字电源状态信号传输至所述ESP主控芯片;

所述ESP主控芯片判断所述通道信号的数值满足设定的阈值时,根据设定的PID运算模式,将所述输入电源控制信号与所述第一数字电源状态信号做PID运算得出第一数字实际输出控制信号,和/或将所述输入电源控制信号与所述第二数字电源状态信号做PID运算得出第二数字实际输出控制信号;将所述第一数字实际输出控制信号传输至所述第一电源控制电路,和/或将所述第二数字实际输出控制信号传输至所述第二电源控制电路;

所述PID运算模式包括:第一PID运算模式、第二PID运算模式和第三PID运算模式;

当所述通道信号的数值满足设定的第一阈值区间时,所述ESP主控芯片将所述输入电源控制信号作为设定值,将所述第一数字电源状态信号作为实际值,通过第一PID运算模式计算得出第一数字实际输出控制信号;

当所述通道信号的数值满足设定的第二阈值区间时,所述ESP主控芯片将所述输入电源控制信号作为设定值,将所述第二数字电源状态信号作为实际值,通过第二PID运算模式计算得出第二数字实际输出控制信号;

当所述通道信号的数值满足设定的第三阈值区间时,所述ESP主控芯片将第三PID运算模式结合所述输入电源控制信号、所述第一数字电源状态信号和所述第二数字电源状态信号,对所述第一PID运算模式和所述第二PID运算模式的比例系数进行调整,并根据调整后的第一PID运算模式计算得出第一数字实际输出控制信号和第二PID运算模式计算得出第二数字实际输出控制信号;所述通过第一PID运算模式计算得出第一数字实际输出控制信号包括:其中,P(t)1表示所述第一数字实际输出控制信号,KP1表示所述第一PID运算模式的比例系数,Ti表示积分时间常数,e(t)1表示所述输入电源控制信号与所述第一数字电源状态信号的差值,Td表示微分时间常数,t表示积分时间;所述通过第二PID运算模式计算得出第二数字实际输出控制信号包括:其中,P(t)2表示第二数字实际输出控制信号,KP2表示第二PID运算模式的比例系数,Ti表示积分时间常数,e(t)2表示所述输入电源控制信号与第二数字电源状态信号的差值,Td表示微分时间常数,t表示积分时间;

所述第三PID运算模式结合所述输入电源控制信号、所述第一数字电源状态信号和所述第二数字电源状态信号对所述第一PID运算模式和第二PID运算模式的比例系数进行调整,并根据调整后的第一PID运算模式和第二PID运算模式分别计算得出第一数字实际输出控制信号和第二数字实际输出控制信号包括:Kp2=Kp2+Δp2,Kp1=Kp1+Δp1

其中,e(t)1表示所述输入电源控制信号与第一数字电源状态信号的差值,e(t)2表示所述输入电源控制信号与第二数字电源状态信号的差值,V1或V2表示e(t)1或e(t)2关于时间t第一次求导,a1或a2表示V1或V2关于时间t第一次求导,表示ΔP1的权重系数,表示ΔP2的权重系数,表示ΔP1的保护系数,表示ΔP2的保护系数,ΔP1表示第一PID运算模式的比例系数增量,ΔP2表示第二PID运算模式的比例系数增量,Kd3表示ΔP1或ΔP2的微分常数,P'(t)1表示调整后的第一数字实际输出控制信号,Kp3表示ΔP1或ΔP2的比例系数常数,P'(t)2表示调整后的第二数字实际输出控制信号,KP1表示第一PID运算模式的比例系数,KP2表示第二PID运算模式的比例系数,Ti表示积分时间常数,Td表示微分时间常数;

所述第一电源控制电路根据所述第一数字实际输出控制信号控制所述第一电源输出的数值,所述第二电源控制电路根据所述第二数字实际输出控制信号控制所述第二电源输出的数值。

2.根据权利要求1所述的一种基于PID的电源控制系统,其特征在于,所述上位机包括:

所述上位机集成有第二WI-FI模块和人机交互模块,其中,所述第二WI-FI模块用于与所述第一WI-FI模块进行数据交互;所述人机交互模块用于采集用户的输入控制信号,并将所述输入控制信号通过所述第二WI-FI模块传输至所述第一WI-FI模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于PID的电源控制系统,其特征在于,所述第一数据采集电路包括:

第一A/D转换器、第一传感器,所述第一传感器与所述第一电源连接,其中,所述第一传感器用于采集所述第一电源输出的第一模拟电源状态信号,并将所述第一模拟电源状态信号传输至所述第一A/D转换器;所述第一A/D转换器用于将所述第一模拟电源状态信号转换成第一数字电源状态信号,并将所述第一数字电源状态信号传输至所述ESP主控芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于PID的电源控制系统,其特征在于,所述第二数据采集电路包括:

第二A/D转换器、第二传感器,所述第二传感器与所述第二电源连接,其中,所述第二传感器用于采集所述第二电源输出的第二模拟电源状态信号,并将所述第二模拟电源状态信号传输至所述第二A/D转换器;所述第二A/D转换器用于将所述第二模拟电源状态信号转换成第二数字电源状态信号,并将所述第二数字电源状态信号传输至所述ESP主控芯片。

5.根据权利要求1所述的一种基于PID的电源控制系统,其特征在于,所述第一电源控制电路包括:

第一D/A转换器、第一运算放大器和第一线性稳压器,所述第一线性稳压器与所述第一电源连接,其中,所述第一D/A转换器用于接收所述第一数字实际输出控制信号,将所述第一数字实际输出控制信号转换为第一模拟实际输出控制信号,并将所述第一模拟实际输出控制信号传递给所述第一运算放大器;所述第一运算放大器用于将所述第一模拟实际输出控制信号差分放大,得出第一放大电源控制信号,并将所述第一放大电源控制信号传输至所述第一线性稳压器;所述第一线性稳压器用于接收所述第一放大电源控制信号,并根据所述第一放大电源控制信号控制所述第一电源输出的数值。

6.根据权利要求1所述的一种基于PID的电源控制系统,其特征在于,所述第二电源控制电路包括:

第二D/A转换器、第二运算放大器和第二线性稳压器,所述第二线性稳压器与所述第二电源连接,其中,所述第二D/A转换器用于接收所述第二数字实际输出控制信号,将所述第二数字实际输出控制信号转换为第二模拟实际输出控制信号,并将所述第二模拟实际输出控制信号传递给所述第二运算放大器;

所述第二运算放大器用于将所述第二模拟实际输出控制信号差分放大,得出第二放大电源控制信号,并将所述第二放大电源控制信号传输至所述第二线性稳压器;所述第二线性稳压器用于接收所述第二放大电源控制信号,并根据所述第二放大电源控制信号控制所述第二电源输出的数值。