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专利号: 2024110004498
申请人: 泉州师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于HID灯的基于牛顿迭代法的自适应PID控制方法,其特征在于:

步骤10、对自适应PID控制参数进行初始化,包括 =[Kp、KI、KD]、λ,其中,Kp为比例参数,KI为积分参数,KD为微分参数,λ为拉格朗日系数;

步骤20、获取HID灯的输入电压值和输入电流值,计算输入功率与目标功率的误差ε;

步骤30、根据当前采样的得到的误差εn与上一采样得到的误差εn‑1计算误差后向差分Δε,然后与误差ε组合成初始点处误差输出函数 ;

步骤40、引入拉格朗日法计算迭代步长 :

其中, 由Kp、KI、KD的初始值构成, 为单位矩阵, 为误差输出函数初始值,T代表转置;

步骤50、计算PID控制算法输出值u,

其中,k代表当前累计时间;

步骤60、通过牛顿迭代法‑PID控制的迭代z域表达式计算自适应PID控制的每次迭代输出 :其中,ΔK1为比例参数的迭代步长、ΔK2为积分参数的迭代步长、ΔK3为微分参数的迭代步长,ΔK1、ΔK2、ΔK3构成迭代步长 ;

步骤70、根据迭代步长 计算下一次系统周期的PID控制中的三个参数Kp、KI、KD;当误差ε的绝对值大于指定值时,将输出值u的绝对值输入到控制PWM波频率的寄存器中以实现调频;当误差ε的绝对值小于等于指定值时,将映射调整值un的绝对值输入到控制PWM波频率的寄存器中以实现调频,其中 ,l为调整值;

步骤80、将误差ε代入高斯误差函数,从而更新λ。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述指定值为20,调整值l为300。

3.一种用于HID灯的基于牛顿迭代法的自适应PID控制装置,其特征在于:包括依次连接的EMI滤波整流电路、PFC电路以及MOS管半桥选频网络;所述半桥选频网络的第一输出端通过母线电压采集电路与HID灯的一端连接,第二输出端通过LTSR电流采样电路与HID灯的另一端连接,所述半桥选频网络的控制端与主控电路连接,受主控电路驱动输出一对互补带有死区的PWM波,以提供驱动HID灯的波形电压;所述主控电路获取母线电压采集电路采集的HID灯的输入电压值与LTSR电流采样电路采集的HID灯的输入电流值,并通过如权利要求1至2任一项所述的方法计算下一周期的比例参数Kp,积分参数KI,微分参数KD,同时结合基于牛顿迭代法的自适应PID控制算法实时调整信号的占空比和频率,使得HID灯保持稳定的工作状态。

4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于:所述半桥选频网络采用MOS管半桥和LCC串联选频网络,包括SIC‑MOS管Q1、SIC‑MOS管Q2、谐振电容C1、谐振电容C2以及电感L,其中,谐振电容C2与HID灯并联且谐振电容C2的电容值与谐振电容C1的电容值的比值小于0.001,用于在HID灯启动阶段抵消SIC‑MOS管节间电容对串联选频网络的影响。

5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于:所述主控电路包括TMS320F28335芯片,并通过MOS隔离驱动电路驱动半桥选频网络。

6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于:所述MOS隔离驱动电路包括UCC21520芯片,所述UCC21520芯片的输入端通过低通滤波器以滤除线路传输中的噪声,同时与5V电源连接供电;采用20V和‑4V对UCC21520芯片的输出端进行供电,使得输出的PWM波的最大值为20V,最小值‑4V。

7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于:所述UCC21520芯片的输出端输出两路PWM波,每一路PWM波输出包括开通电流回路和关断电流回路,每一关断电流回路包括一电阻以及一肖特基二极管。

8.根据权利要求6或7所述的装置,其特征在于:所述UCC21520芯片的输出端采用QA01C电源芯片进行供电。

9.根据权利要求3所述的装置,其特征在于:所述母线电压采集电路包括运算放大器OPA4350,其通过传递和线性放大电压差值以达到采集效果。

10.根据权利要求3所述的装置,其特征在于:所述LTSR电流采样电路包括LTSR闭环霍尔元器件,其将主电路的电流信号转化为限定范围的电压,并起到了信号采集隔离作用。