基于ARM与PID算法的开关电源控制系统

TO输出的PWM波形，波形很好，经过测试，上升沿与下降沿均在ns级。PID算法与软件流程

3.1主程序软件流程

由于采用了嵌入式ARM芯片，使得在系统软件实现中主要以C语言进行驱动和应用程序的开发，仅在CPU初始化阶段使用ARM汇编语言。使用 ARMS3C4480芯片外扩了 2MFLASH，8MSDRAM大容量存储器，完全满足了系统程序运行和数据的存储，这样充分发挥了S3C4480 ARM嵌入式系统存 储器容量大，软件编程简单，速度快，精度高的优势。数字控制系统软件流程如图3所示。在系统开机后，首先要检测系统外围设备的状态是否正常，以免出现故 障。在系统运行中，为了防止软件跑飞，还需要开启看门狗功能，加入喂狗程序，这样软件上保证系统的可靠性和稳定性。在ADC部分对采样值进行均值滤波，保 证采样值的正确与稳定。

3.2PID控制算法

在自动控制技术中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例（P）、积分（I）、微分（D）控制，简称PID控制，又称Pm调节。其原理的关键是测量、比较和执行。PID控制器将测量受控对象（在本系统中即电压电流值）与设定值相比较，用这个误差来调节系统的响应。

在电源数字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，但是实际值与给定值通常会存在偏差，这个偏差称作稳态误差。因 此，需要引入积分环节的消除稳态误差功能提高精度，但是考虑到电源系统开机、关机或大幅增加电压电流工作设定值时，产生积分积累，就会引起电压电流超调， 甚至在给定值上下振荡。所以为减小在运行过程中积分环节对电压电流动态性能的影响，采用了积分分离PID控制电压电流，即当电压电流与设定工作值的误差小 于一个范围时，再采用积分环节去消除系统比例环节产生的稳态误差。

积分分离PID控制算法需设定积分分离阀ε，当 le（k）│>ε时，即偏差值较大时，仅采用PD控制环节，减少超调量，使系统有较快响应;当le（k）l≤ε时，即偏差值比较小时，采用PID 控制，以保证电压电流精度和稳定度。在开机后，按照固定步长打开PWM波宽度，使得电压升高。在达到设定值一定范围后，为防止电压过冲，需要加入积分分离 PID控制算法进行控制，防止电压超调。在电压达到千分之一进度范围后，需要加入积分环节，完成电源开机时迅速稳定的输出。PID算法流程如图3所示。

结论

该系统经现场调试证明，设计合理、运行可靠，为厂家实现了51系列8位单片机到ARM32位系统的升级，降低了成本并提高了产品的性能。