船载卫星通信系统探究范文

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1传统PID算法在船载卫星通信系统中的应用

数字式PID算法有两种类型，分别为增量型PID算法和位置型PID算法。在本系统中采用的是位置型PID算法。入口参数为角度误差量，即系统运行时理论角度值与码盘反馈的角度差值送给e(k)。传统PID算法虽然原理比较简单，控制较为灵活，但在实际的应用中还是存在一些问题的。如在系统启动时，短时间内有很大的偏差，会引起积分饱和，造成较大的超调；而微分环节的引入会使系统对于干扰变得特别敏感，造成系统的不稳定。下面针对这些问题提出几种改进方法。

2PID算法中积分项的改进

在PID函数实际应用过程中，为了克服积分饱和现象，通常可以采用积分分离、积分限幅和不完全积分的克服方法。积分分离的实现方法是在偏差值不大时对积分项累加，而在偏差值较大时不对该值累加，这样可以防止偏差大时过大的PID输出控制量，避免了积分饱和现象[6]。积分限幅的基本方法是当积分项累计到某个较大的值时，不再继续对积分值进行累加，保持该积分值不变，下一次的积分值取上一次的积分值，直至出现符号相反的入口值时才继续对积分项进行累加[7]。由此可见，采用不完全积分方法后，积分环节的输出量在第一个周期会迅速的增大，但此后其增长速度不断减慢，最后会趋向一个有限值，然而完全积分是趋向无穷大的。因此完全积分容易出现积分饱和现象，从而导致其特性变差[8]。

3PID算法中微分项的改进

微分项的引入会导致系统对干扰扰动特别敏感。原因在于当e(k)为阶跃函数时，微分项的输出仅在一开始起作用，对于时间控制比较长的情况，它的超前控制作用会变得很小[9]。在此提出的改进方法就是采用不完全微分的方法。由此可见，采用不完全微分方法之后，微分环节的输出量在第一个采样周期内的脉冲高度会降低，然后按(0)dkau的规律逐渐衰减。因此不完全微分能有效克服传统PID算法对扰动敏感的不足，从而具有较为理想的控制特性[10]。综上所述，具有不完全微分、不完全积分的PID控制器如图4所示。

4结论

将不完全积分、不完全微分的PID算法应用到实际的船载卫星通信系统中，当电机正转和反转时分别测量出具体数据。以实测出的数据做为输入量，将控制量u(k)和误差e(k)用Origin软件进行绘图，得到下面的图形[11]。从图5和图6可以看出，运用PID算法控制的电机在经过一开始短暂的闭环控制后，控制量保持平稳，误差几乎为0，达到了我们的要求[12]。

5结束语

本文探讨了PID算法在船载卫星通信系统中的应用，并提出了积分限幅、积分分离、不完全积分和不完全微分的改进方法，避免了系统启动时因不稳定而引起的积分饱和问题，具有较大的抗干扰性，从而使电机更加稳定的运转。[13]通过编制计算机程序，将实测数据作为程序输入量，并用Origin软件进行绘图，最后进行相关的分析、讨论。结果表明该算法运行稳定，效果明显[14]。

作者：万冰 单位：南京邮电大学 通信与信息工程学院