3 软件设计 采用S3C2440为核心处理器,其丰富的片上资源和优秀的运算速度,保证了系统的实时性,编写软件主要以C语言进行驱动和应用程序的开发,其大容量存储器,完全能满足系统程序的数据存储。 该测试系统中ARM 处理器所要实现的主要功能和软件实现方法如下。 3.1 PWM 波产生 PWM 用于对电路中IGBT 的驱动。根据输出采样,设定和调整定时器配置寄存器TCFGn 和定时器n计数缓存寄存器TCNTBn中的值来改变输出PWM 波的周期和脉冲宽度。修改TCNTBn的值可以控制PWM 波的占空比增加或减少1,PWM 输出占空比增加或者减少千分之一,可以达到千分之一的控制精度。 3.2 监控和保护系统 为了使数字稳压电源能够可靠、安全地为测试系统提供电压,该系统设置了监控和保护系统,主要用于过流保护和过压保护等,ARM 处理器对电压和电流采用双重检测,当电压电流超出所设定的危险值范围时,声光报警,并启动保护电路。 3.3 PID控制算法 PID控制器由比例、积分、微分控制器组合,将测量的受控对象(在本系统中为电压电流值)与设定值相比较,用这个误差来调节系统的响应,以达到动态实时的控制过程。 在数字稳压电源PID控制系统中,使用比例环节控制电压电流的输出与输入误差信号成比例改变,但是这里会存在一个稳态误差,即实际值与给定值间存在的偏差,因此需要引入积分环节来消除稳态误差以提高系统精度。但由于电源系统在导通、关断时,产生积分积累,会引起电压电流超调,甚至会出现震荡。为了减小这方面的影响,设定给定一个误差值范围,当电压电流与设定工作值的误差小于这一给定值时,采用积分环节去消除系统比例环节产生的稳态误差。PID控制算法设定阈值ε,当|e(k)|>ε时,采用PD控制环节,减少超调量,使系统有较快的响应;当|e(k)|<ε时,采用PID控制,以保证电压电流精度和稳定度。在电压达到千分之一精度范围后,需要加入积分环节,以完成电源开机时迅速稳定的输出。PID算法流程图如图3所示。 图3 PID控制算法流程图。
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