【摘 要】
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在当前社会对于充电需求越来越高的情况下,无线电能传输技术作为一种新型的能量传输方式,区别于常规的有线传输模式,避免了接口、连接线等局限性,已经被越来越多的应用于各类设备中。随着研究深入,针对无线充电系统的先进控制策略设计可以用来提升整体无线充电系统的控制性能以满足实际需求。本文给出了一款基于自适应遗传整定PID(adaptive genetic tuning PID,AGT-PID)控制算法的无线
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在当前社会对于充电需求越来越高的情况下,无线电能传输技术作为一种新型的能量传输方式,区别于常规的有线传输模式,避免了接口、连接线等局限性,已经被越来越多的应用于各类设备中。随着研究深入,针对无线充电系统的先进控制策略设计可以用来提升整体无线充电系统的控制性能以满足实际需求。本文给出了一款基于自适应遗传整定PID(adaptive genetic tuning PID,AGT-PID)控制算法的无线充电系统控制策略的设计,其以硬件资源的代价使无线充电系统获得良好的稳态传输性能。首先,研究无线充电系统的整体结构和基本原理,确定无线充电系统的传递函数;再由连续域转化至离散域,通过PID控制器对无线充电系统进行控制;其次,对PID三个参数进行编码,建立适应本系统的目标函数,设计合适的算子,通过遗传迭代调整PID参数以提升系统的动态响应;然后引入自适应调节模块,对遗传迭代过程进行优化,对目标函数权值的自适应调整,实时调整合适的适应度函数,完成PID参数的自适应整定,从而提升了控制器的控制精度及稳定性,此外,通过保持整体寻优的迭代次数以保证自适应遗传整定PID与遗传PID算法控制动态性能的等价性。本文基于FPGA搭建数字控制无线充电系统测试平台,对系统在不同控制算法下进行测试。自适应遗传整定PID控制策略经数字实现后所占用的FPGA的逻辑资源量最大。在启动调节过程中,基于自适应遗传整定PID和遗传PID算法的无线充电系统建立时间分别为1.09ms和996us,二者近似相等,而基于常规PID算法的无线充电系统建立时间为1.34ms;当调节完成进入传输稳态时,基于遗传PID和常规PID算法的无线充电系统同样具有近似相等的过冲与超调,且大于采用自适应遗传整定PID算法的无线充电系统过冲与超调。稳态传输过程中,基于自适应遗传整定PID算法的无线充电系统输出电压和电流超调均小于4%,输出功率稳态误差小于1%,满足无线充电系统的设计规格和稳态性能要求。
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