[发明专利]基于PID控制的锁相环在审

专利信息
申请号: 202210353764.3 申请日: 2022-03-31
公开(公告)号: CN114584134A 公开(公告)日: 2022-06-03
发明(设计)人: 袁强;张守玉;黄斌;王淋;王本祥 申请(专利权)人: 国仪量子(合肥)技术有限公司
主分类号: H03L7/08 分类号: H03L7/08;H03L7/093;H03L7/099
代理公司: 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201 代理人: 徐章伟
地址: 230088 安徽省合肥市高新区创*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 基于 pid 控制 锁相环
【权利要求书】:

1.一种基于PID控制的锁相环,其特征在于,包括:

数字鉴相器,用于获取输入信号,并根据数控振荡器的输出信号得到反馈信号,以及获取所述输入信号与所述反馈信号之间的相位差;

PID控制器,与所述数字鉴相器连接,用于计算所述相位差与目标值之间的第一差值,并对所述第一差值进行PID控制,得到频率控制字;

所述数控振荡器,分别与所述数字鉴相器、所述PID控制器连接,用于根据所述频率控制字得到所述输出信号。

2.根据权利要求1所述的基于PID控制的锁相环,其特征在于,所述数字鉴相器,包括:

相移模块,与所述数控振荡器连接,用于对所述输出信号进行相移,得到所述反馈信号;

混频模块,与所述相移模块连接,用于获取所述输入信号,并对所述输入信号和所述反馈信号进行混频,得到混频信号;

低通滤波模块,与所述混频模块连接,用于对所述混频信号进行滤波,以滤除所述混频信号中的和频分量;

反正切模块,与所述低通滤波模块连接,用于利用反正切函数对滤波后的所述混频信号进行运算,得到所述相位差。

3.根据权利要求2所述的基于PID控制的锁相环,其特征在于,所述低通滤波模块采用两个乘法器和一个加法器实现。

4.根据权利要求3所述的基于PID控制的锁相环,其特征在于,所述低通滤波模块通过下式进行滤波:

其中,Xout为滤波后信号,Xin为滤波前信号,Ts为信号采样率,n为采样的第n个点,τN为所述低通滤波模块的时间常数。

5.根据权利要求2所述的基于PID控制的锁相环,其特征在于,所述混频模块采用DSP乘法器实现,所述反正切模块采用反正切IP核或者cordic反正切迭代算法实现。

6.根据权利要求1所述的基于PID控制的锁相环,其特征在于,所述PID控制器,包括:

误差计算模块,与所述数字鉴相器连接,用于获取所述目标值,并计算所述目标值与所述相位差之间的所述第一差值;

PID计算模块,与所述误差计算模块连接,用于对所述第一差值进行PID控制,得到所述频率控制字。

7.根据权利要求6所述的基于PID控制的锁相环,其特征在于,所述PID计算模块通过下式得到所述频率控制字:

u(k)=Kpe(k)+KIi=0e(i)+KD[e(k)-e(k-1)],

其中,U(k)为第k个周期的频率控制字,e(k)为第k个周期的第一差值,e(k-1)为第k-1个周期的第一差值,Kp为比例控制系数,KI为积分控制系数,KD为微分控制系数,i=0、1、2、…、k。

8.根据权利要求1所述的基于PID控制的锁相环,其特征在于,所述目标值为0。

9.根据权利要求2中任一项所述的基于PID控制的锁相环,其特征在于,还包括:

载频估计器,用于对所述输入信号的频率进行估计,得到频率估计值,所述低通滤波模块的带宽根据所述频率估计值得到。

10.根据权利要求9所述的基于PID控制的锁相环,其特征在于,所述PID控制器中使用的控制系数根据所述频率估计值得到。

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