[发明专利]一种脉宽调制占空比控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动控制系统，尤其是涉及一种用于自动控制系统的脉宽调制占空比控制方法及装置。

背景技术

随着自动控制技术、电子技术的发展，自动控制系统的控制器几乎都采用数字化的方法实现，一个典型的单回路闭环控制系统由传感器、控制器和执行器组成，数据传输方式都采用数字量进行。例如一个典型的基于单片机的温度控制系统的应用案例是这样的：温度传感器将温度信号转换一个16比特的数字信号送到单片机，单片机根据给定值和偏差情况执行PID控制算法，计算出控制量后送往PWM执行器，通过改变PWM信号的占空比从而控制加热量。目前单片机的控制量是数字方式的，控制量是以浮点数或者带小数点的定点数给出，但是实际的PWM执行器一般都只支持整数值，例如1-100％的范围，一般输入到PWM执行器的控制量要进行四舍五入计算，才能将整数值输出到PWM控制器。但经过四舍五入得到的整数量将造成实际的控制量同理论计算的控制量之间存在误差，尤其是当PID控制器的积分时间常数很大且控制量值较小时，实际的控制量同理论值之间相对偏差将非常大，造成控制精度下降。

如果想要提高PWM执行器的精度，目前有几种方法，一种是靠提高PWM的频率的方法，例如将PWM频率从100Hz提高到1000Hz，就有可能使控制量的分辨率范围从1％-100％变成1‰-1000‰，提高频率对大多数情况都是有效的；另一种方法是采用PWM／PFM混合的方法，在高频时采用固定频率调整占空比的方式，在低频时采用固定导通时间调整频率的方法。以上两种方法在专利号为ZL200420066802.4所描述的“一种具有自动切换脉冲宽度／频率调变模式的转换器”、专利号为ZL200720124866.9所描述的“高频高效升压DC／DC转换器”中都有描述。但采用提高PWM频率的方法是有缺陷的，一方面提高频率对开关器件的性能要求更高，还会增加器件的功耗，另一方面高频开关的谐波会增加无线电信号的发射量，对其它元器件工作产生干扰。在希望固定导通时间调整频率的方法其调整范围是有限的，低频段可整频率的频率范围是很小的，因此低频时通过调整频率来提高精度的能力是有限的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种脉宽调制占空比控制方法及装置，可以大大减少输出误差，减少波动，提高控制系统精度，降低系统成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种脉宽调制占空比控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)数据分离器根据输入的数据是浮点数或定点小数，自动将输入数据分离成整数和小数部分；

2)数值积分器对数据分离器分离出来的小数部分进行累加积分，大于1的整数部分溢出后输入到加法器中，并将其加到数据分离器输出的整数部分，余数部分继续留在积分累积器中等待下一个周期累积；

3)在当前周期内，加法器将累加后的整数数据输出到PWM占空比发生器中，PWM占空比发生器根据该数据调整PWM波形的占空比。

一种脉宽调制占空比控制方法的控制装置，其特征在于，包括数据分离器、数值积分器、加法器和PWM占空比发生器，所述的数据分离器的输入端接收控制量，所述的数据分离器输出端分别与数值积分器的输入端、加法器的输入端连接，所述的数值积分器输出端与加法器的输入端连接，所述的加法器的输出端与PWM占空比发生器的输入端连接。

所述的数值分离器分离浮点数或定点小数，数值积分器只对数值分离器分离出来的小数部分进行累加，累加和大于1的整数部分会在当前周期内加到数值分离器分离出来的整数部分，改变当前周期的PWM波形的占空比。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

可以提高PWM执行器的输出精度，可以以较低的脉冲频率实现一个较高精度的PWM脉冲调制方法，降低成本，还有利于更快地实现控制系统的稳定，减少波动，减少稳态误差，改善控制系统品质。

由于小数部分继续在积分器中可累积，这样来自控制器输出的小数部分的值就不是简单的被四舍五入，而是被均匀的分布在多个控制周期中进行输出。这样可以大大减少输出误差，减少波动，提高控制系统精度，降低系统成本。

附图说明

图1为典型的自动控制系统；

图2为PWM执行装置的工作原理图；

图3为本发明控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例