一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压方法及系统

1.本发明属于补偿抗扰稳压技术领域，更具体地，涉及一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压方法及系统。


背景技术：

2.电压补偿稳压是一种常见的电源稳压技术，用于保持输出电压在设定值范围内稳定。它通常使用电压反馈回路来监测输出电压，并通过调整输入电压或控制输出电流来实现稳定的输出。
3.在电压补偿稳压技术中，常见的方法包括线性稳压器和开关稳压器。
4.现有技术中，并没有一种技术方案，能够精准的对电压进行稳压，从而达到稳压的技术效果。


技术实现要素：

5.为解决以上技术问题，本发明提出一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压方法，所述方法基于pid控制器，包括：获取电源的电压数据，其中，所述电压数据包括：标准电压的幅度值、标准电压的相位值、采样的电压幅度值和采样的电压相位值；根据所述电压数据，计算电压幅度误差和电压相位误差，并获取电压幅度误差的滑模变量和电压相位误差的滑模变量，从而获取补偿输入的电压幅度和补偿输入的电压相位；根据所述电压幅度误差的滑模变量和所述电压相位误差的滑模变量，计算pid控制器中控制参数，并通过调整所述补偿输入的电压幅度和所述补偿输入的电压相位，优化pid控制器中控制参数，从而完成补偿抗扰稳压。
6.进一步的，计算补偿输入的电压幅度和补偿输入的电压相位包括：，，，，，，其中，为电压幅度误差，为标准电压的幅度值，为采样的电压幅度值，为电压相位的误差，为标准电压的相位值，为采样的电压相位值，为电压幅度误差的滑模变量，为电压幅度误差滑模控制的参数，为符号函数，用于保留参数的符号信息，为电压相位误差的滑模变量，为电压
相位误差滑模控制的参数，为补偿输入的电压幅度，为补偿输入的电压相位。
7.进一步的，计算pid控制器中控制参数包括：，，，其中，为pid控制器中电压幅度控制的比例参数，为幅度比例参数的学习率，为pid控制器中电压幅度控制的积分参数，为幅度积分参数的学习率，为pid控制器中电压幅度控制的微分参数，为幅度微分参数的学习率。
8.进一步的，计算pid控制器中控制参数还包括：，，，其中，为pid控制器中电压相位控制的比例参数，为相位比例参数的学习率，为pid控制器中电压相位控制的积分参数，为相位积分参数的学习率，为pid控制器中电压相位控制的微分参数，为相位微分参数的学习率。
9.进一步的，通过调整所述补偿输入的电压幅度和所述补偿输入的电压相位，优化pid控制器中控制参数包括：在每个时间步，根据前一个时间步的pid控制器中电压幅度控制的比例参数、pid控制器中电压幅度控制的积分参数、pid控制器中电压幅度控制的微分参数、pid控制器中电压相位控制的比例参数、pid控制器中电压相位控制的积分参数和pid控制器中电压相位控制的微分参数，更新当前时间步的pid控制器中电压幅度控制的比例参数、pid控制器中电压幅度控制的积分参数、pid控制器中电压幅度控制的微分参数、pid控制器中电压相位控制的比例参数、pid控制器中电压相位控制的积分参数和pid控制器中电压相位控制的微分参数。
10.本发明还提出一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压系统，所述系统基于pid控制器，包括：获取数据模块，用于获取电源的电压数据，其中，所述电压数据包括：标准电压的幅度值、标准电压的相位值、采样的电压幅度值和采样的电压相位值；计算模块，用于根据所述电压数据，计算电压幅度误差和电压相位误差，并获取电压幅度误差的滑模变量和电压相位误差的滑模变量，从而获取补偿输入的电压幅度和补偿输入的电压相位；稳压模块，用于根据所述电压幅度误差的滑模变量和所述电压相位误差的滑模变
量，计算pid控制器中控制参数，并通过调整所述补偿输入的电压幅度和所述补偿输入的电压相位，优化pid控制器中控制参数，从而完成补偿抗扰稳压。
11.进一步的，计算补偿输入的电压幅度和补偿输入的电压相位包括：，，，，，，其中，为电压幅度误差，为标准电压的幅度值，为采样的电压幅度值，为电压相位的误差，为标准电压的相位值，为采样的电压相位值，为电压幅度误差的滑模变量，为电压幅度误差滑模控制的参数，为符号函数，用于保留参数的符号信息，为电压相位误差的滑模变量，为电压相位误差滑模控制的参数，为补偿输入的电压幅度，为补偿输入的电压相位。
12.进一步的，计算pid控制器中控制参数包括：，，，其中，为pid控制器中电压幅度控制的比例参数，为幅度比例参数的学习率，为pid控制器中电压幅度控制的积分参数，为幅度积分参数的学习率，为pid控制器中电压幅度控制的微分参数，为幅度微分参数的学习率。
13.进一步的，计算pid控制器中控制参数还包括：，，，其中，为pid控制器中电压相位控制的比例参数，为相位比例参数的学习率，为pid控制器中电压相位控制的积分参数，为相位积分参数的学习率，为pid控制器中电压相位控制的微分参数，为相位微分参数的学习率。
14.进一步的，通过调整所述补偿输入的电压幅度和所述补偿输入的电压相位，优化pid控制器中控制参数包括：在每个时间步，根据前一个时间步的pid控制器中电压幅度控制的比例参数、pid
控制器中电压幅度控制的积分参数、pid控制器中电压幅度控制的微分参数、pid控制器中电压相位控制的比例参数、pid控制器中电压相位控制的积分参数和pid控制器中电压相位控制的微分参数，更新当前时间步的pid控制器中电压幅度控制的比例参数、pid控制器中电压幅度控制的积分参数、pid控制器中电压幅度控制的微分参数、pid控制器中电压相位控制的比例参数、pid控制器中电压相位控制的积分参数和pid控制器中电压相位控制的微分参数。
15.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明通过获取电源的电压数据，其中，所述电压数据包括：标准电压的幅度值、标准电压的相位值、采样的电压幅度值和采样的电压相位值；根据所述电压数据，计算电压幅度误差和电压相位误差，并获取电压幅度误差的滑模变量和电压相位误差的滑模变量，从而获取补偿输入的电压幅度和补偿输入的电压相位；根据所述电压幅度误差的滑模变量和所述电压相位误差的滑模变量，计算pid控制器中控制参数，并通过调整所述补偿输入的电压幅度和所述补偿输入的电压相位，优化pid控制器中控制参数，从而完成补偿抗扰稳压。本发明通过以上技术方案，能够对电压进行精准补偿，从而达到稳压的目的。
附图说明
16.图1是本发明实施例1的方法的流程图；图2是本发明实施例2的系统的结构图。
具体实施方式
17.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
18.本发明提供的方法可以在如下的终端环境中实施，所述终端可以包括一个或多个如下部件：处理器、存储介质和显示屏。其中，存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现下述实施例所述的方法。
19.处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器利用各种接口和线路连接整个终端内的各个部分，通过运行或执行存储在存储介质内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储介质内的数据，执行终端的各种功能和处理数据。
20.存储介质可以包括随机存储介质(random access memory，ram)，也可以包括只读存储介质(read-only memory，rom)。存储介质可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令。
21.显示屏用于显示各个应用程序的用户界面。
22.本发明公式中所有下角标只为了区分个参数，并没有实际含义。
23.除此之外，本领域技术人员可以理解，上述终端的结构并不构成对终端的限定，终端可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。比如，终端中还包括射频电路、输入单元、传感器、音频电路、电源等部件，在此不再赘述。
24.pid控制器（proportion integration differentiation，比例-积分-微分控制器），由比例单元(p)、积分单元(i)和微分单元(d)组成。透过kp，ki和kd三个参数的设定。pid控制器主要适用于基本上线性，且动态特性不随时间变化的系统。
25.实施例1如图1所示，本发明实施例提供一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压方法，所述方法基于pid控制器，包括：步骤101，获取电源的电压数据，其中，所述电压数据包括：标准电压的幅度值、标准电压的相位值、采样的电压幅度值和采样的电压相位值；本实施例有以下变量：a_amp：提取的电压幅度值，b_phase：提取的相位值，a_std：内部标准信号的幅度，φ_std：内部标准信号的相位，s_amp、s_phase：幅度和相位误差的滑模变量，u_amp、u_phase：幅度和相位的控制输入，λ_amp、λ_phase：滑模控制的参数。
26.步骤102，根据所述电压数据，计算电压幅度误差和电压相位误差，并获取电压幅度误差的滑模变量和电压相位误差的滑模变量，从而获取补偿输入的电压幅度和补偿输入的电压相位，为了将外部扰动降到最低，本实施例引入滑模控制，滑模控制具有快速的响应速度和强大的鲁棒性，可以有效地抵抗外部扰动和模型不确定性，具体的，滑模控制公式如下：误差计算：e_amp = a_std
ꢀ‑ꢀ
a_amp，e_phase = φ_std
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b_phase，滑模变量计算：s_amp = e_amp + λ_amp * sign(e_amp)，s_phase = e_phase + λ_phase * sign(e_phase)，进一步的，sign(e_amp)和sign(e_phase)表示幅度误差e_amp和相位误差e_phase的符号函数，符号函数（sign function）是一个数学函数，它根据输入的正负号返回相应的正负符号，具体而言，符号函数的定义如下：如果 x《0，则sign(x) =
ꢀ‑
1，如果 x = 0，则sign(x) =0，如果 x》0，则sign(x) =1，在滑模变量的计算中，本实施例使用符号函数来保留误差的符号信息，以便将滑模变量推向零，符号函数的作用是将正负的误差转换为相应的正负滑模变量，从而驱使控制输入向相反方向调整，以减小误差。例如，当幅度误差e_amp为正值时，sign(e_amp)为1，滑模变量s_amp将增加λ_amp个单位。当幅度误差e_amp为负值时，sign(e_amp)为-1，滑模变量s_amp将减少λ_amp个单位，这样，滑模变量的变化将推动控制系统朝着零误差的方向发展，类似地，相位误差e_phase和相应的滑模变量s_phase的计算也遵循相同的原理。
27.控制输入计算：u_amp =
ꢀ‑
s_amp ，u_phase =
ꢀ‑
s_phase，在控制输入计算中，使用负号的目的是根据滑模变量的方向来确定控制输入的方向。在滑模控制中，滑模变量的正负号表示误差的方向，而控制输入的方向需要与滑模变量的方向相反。这是因为控制输入的作用是通过对系统施加反向的力或干预，以减小误差并将系统推向期望状态。假设滑模变量s_amp是正值，表示幅度误差e_amp为负值，意味着实际幅度小于期望幅度。为了使幅度误差减小，本实施例需要通过控制输入u_amp施加正向的作用力，即增加实际幅度值。因此，设置u_amp为负值，以与s_amp的方向相反。类似地，如果s_amp是负值，表示幅度误差e_amp为正值，即实际幅度大于期望幅度，需要通过负向的控制输入来减小实际幅度。
28.对于相位控制也是同样的原理。如果s_phase是正值，表示相位误差e_phase为负值，需要通过正向的控制输入u_phase来增加相位值；如果s_phase是负值，表示相位误差e_
phase为正值，需要通过负向的控制输入来减小相位值。
29.因此，在控制输入计算中，使用负号是为了使控制输入的方向与滑模变量的方向相反，以实现对系统的正确调节和稳定控制。
30.在滑模控制中，通过不断调整控制输入u_amp和u_phase来将误差e_amp和e_phase推向零，需要注意的是，滑模控制的参数λ_amp和λ_phase需要根据系统的动态特性和性能要求进行调整，较大的参数值会导致更快的响应速度，但可能会引入较大的控制输入，可能会增加系统的振荡，因此，需要进行实验和调整，以获得最优的控制性能。
31.步骤103，根据所述电压幅度误差的滑模变量和所述电压相位误差的滑模变量，计算pid控制器中控制参数，并通过调整所述补偿输入的电压幅度和所述补偿输入的电压相位，优化pid控制器中控制参数，从而完成补偿抗扰稳压。
32.本实施例设置pid控制器来计算幅度和相位补偿信号，公式如下：误差计算：e_amp = a_std
ꢀ‑ꢀ
a_amp ，e_phase = φ_std
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b_phase，积分项计算：integral_amp = integral_amp + e_amp ，integral_phase = integral_phase + e_phase，微分项计算：derivative_amp = e_amp
ꢀ‑ꢀ
previous_e_amp ，derivative_phase = e_phase
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previous_e_phase，pid控制器计算：amplitude compensation = kp_amp * e_amp + ki_amp * integral_amp + kd_amp * derivative_amp，phase compensation = kp_phase * e_phase + ki_phase * integral_phase + kd_phase * derivative_phase，其中，previous_e_amp和previous_e_phase是前一时刻的幅度和相位误差，用于计算微分项，integral_amp和integral_phase分别表示电压幅度误差（e_amp）和电压相位误差（e_phase）的累积积分值。
33.integral_amp：这是电压幅度误差的累积积分值，它表示在过去一段时间内电压幅度误差的累积量。在pid控制中，积分控制器用于消除系统的稳态误差。通过累积电压幅度误差的积分值，可以逐步消除由于系统不完美造成的稳态偏差，从而使系统更加稳定和精确。
34.integral_phase：这是电压相位误差的累积积分值，它表示在过去一段时间内电压相位误差的累积量。在pid控制中，积分控制器的作用类似于电压幅度误差，但它主要用于消除相位方面的稳态误差。通过累积电压相位误差的积分值，可以逐步消除由于系统不完美造成的相位偏差，从而使系统更加稳定和精确。
35.为了计算kp_amp、ki_amp、kd_amp、kp_phase、ki_phase、kd_phase，使用以下算法来自动调整这些参数，以实现高精度稳压输出，具体包括：kp_amp、ki_amp、kd_amp：幅度控制器的比例、积分和微分参数，kp_phase、ki_phase、kd_phase：相位控制器的比例、积分和微分参数，控制器参数调整：kp_amp_dot =
ꢀ‑
β_amp * e_amp * s_amp ，ki_amp_dot =
ꢀ‑
γ_amp * e_amp * s_amp ，kd_amp_dot =
ꢀ‑
δ_amp * e_amp * s_amp，
kp_phase_dot =
ꢀ‑
β_phase * e_phase * s_phase ，ki_phase_dot =
ꢀ‑
γ_phase * e_phase * s_phase ，kd_phase_dot =
ꢀ‑
δ_phase * e_phase * s_phase，其中，β_amp、γ_amp、δ_amp、β_phase、γ_phase、δ_phase是自适应算法中的学习率参数，可以根据系统要求进行调整。
36.根据上述公式，根据误差和滑模变量的乘积来计算控制器参数的变化率，这样，控制器参数会根据误差的变化和幅度响应特性进行自适应调整，以提高稳压输出的性能。
37.以下是本发明实施例的一个实例，如下所示：包括以下参数和变量：a_std = 10v：内部标准信号的幅度为10v。
38.φ_std = 0：内部标准信号的相位为0。
39.λ_amp = 0.1：幅度滑模控制的参数。
40.λ_phase = 0.05：相位滑模控制的参数。
41.β_amp = 0.5：幅度控制器的学习率参数。
42.γ_amp = 0.3：幅度控制器的学习率参数。
43.δ_amp = 0.2：幅度控制器的学习率参数。
44.β_phase = 0.2：相位控制器的学习率参数。
45.γ_phase = 0.1：相位控制器的学习率参数。
46.δ_phase = 0.05：相位控制器的学习率参数。
47.kp_amp = 1：幅度控制器的比例参数。
48.ki_amp = 0.5：幅度控制器的积分参数。
49.kd_amp = 0.2：幅度控制器的微分参数。
50.kp_phase = 1：相位控制器的比例参数。
51.ki_phase = 0.5：相位控制器的积分参数。
52.kd_phase = 0.2：相位控制器的微分参数。
53.在每个时间步的计算中，生成如下的实际输出数据：时间步t = 1：a_amp = 9.8v：实际电压幅度为9.8v。
54.b_phase = 0.1：实际相位为0.1。
55.根据上述数据，进行如下计算：e_amp = a_std
ꢀ‑ꢀ
a_amp = 10v
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9.8v = 0.2v。
56.e_phase = φ_std
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b_phase = 0
ꢀ‑ꢀ
0.1 =
ꢀ‑
0.1。
57.s_amp = e_amp + λ_amp * sign(e_amp) = 0.2v + 0.1 * sign(0.2v)。
58.s_phase = e_phase + λ_phase * sign(e_phase) =
ꢀ‑
0.1 + 0.05 * sign(-0.1)。
59.u_amp =
ꢀ‑
s_amp =
ꢀ‑
0.2v。
60.u_phase =
ꢀ‑
s_phase = 0.05。
61.kp_amp_dot =
ꢀ‑
β_amp * e_amp * s_amp =
ꢀ‑
0.5 * 0.2v * (-0.2v)。
62.ki_amp_dot =
ꢀ‑
γ_amp * e_amp * s_amp =
ꢀ‑
0.3 * 0.2v * (-0.2v)。
63.kd_amp_dot =
ꢀ‑
δ_amp * e_amp * s_amp =
ꢀ‑
0.2 * 0.2v * (-0.2v)。
64.kp_phase_dot =
ꢀ‑
β_phase * e_phase * s_phase =
ꢀ‑
0.2 * (-0.1) * 0.05。
65.ki_phase_dot =
ꢀ‑
γ_phase * e_phase * s_phase =
ꢀ‑
0.1 * (-0.1) * 0.05。
66.kd_phase_dot =
ꢀ‑
δ_phase * e_phase * s_phase =
ꢀ‑
0.05 * (-0.1) * 0.05。
67.根据这些计算结果，更新控制器参数：kp_amp = kp_amp + kp_amp_dot * dt。
68.ki_amp = ki_amp + ki_amp_dot * dt。
69.kd_amp = kd_amp + kd_amp_dot * dt。
70.kp_phase = kp_phase + kp_phase_dot * dt。
71.ki_phase = ki_phase + ki_phase_dot * dt。
72.kd_phase = kd_phase + kd_phase_dot * dt。
73.当时间步长为dt = 0.1（以秒为单位），则：kp_amp = 1 + (-0.5 * 0.2v * (-0.2v)) * 0.1 = 1.002v ，ki_amp = 0.5 + (-0.3 * 0.2v * (-0.2v)) * 0.1 = 0.502v，kd_amp = 0.2 + (-0.2 * 0.2v * (-0.2v)) * 0.1 = 0.2004v ，kp_phase = 1 + (-0.2 * (-0.1) * 0.05) * 0.1 = 1.0001 ，ki_phase = 0.5 + (-0.1 * (-0.1) * 0.05) * 0.1 = 0.50005 ，kd_phase = 0.2 + (-0.05 * (-0.1) * 0.05) * 0.1 = 0.2000025，以上计算结果和更新结果将在每个时间步中重复进行，以实现自适应的控制器参数调整，并逐渐接近稳定的高精度稳压输出状态。
74.实施例2如图2所示，本发明实施例还提供一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压系统，所述方法基于pid控制器，包括：获取数据模块，用于获取电源的电压数据，其中，所述电压数据包括：标准电压的幅度值、标准电压的相位值、采样的电压幅度值和采样的电压相位值；本实施例有以下变量：a_amp：提取的电压幅度值，b_phase：提取的相位值，a_std：内部标准信号的幅度，φ_std：内部标准信号的相位，s_amp、s_phase：幅度和相位误差的滑模变量，u_amp、u_phase：幅度和相位的控制输入，λ_amp、λ_phase：滑模控制的参数。
75.计算模块，用于根据所述电压数据，计算电压幅度误差和电压相位误差，并获取电压幅度误差的滑模变量和电压相位误差的滑模变量，从而获取补偿输入的电压幅度和补偿输入的电压相位，为了将外部扰动降到最低，本实施例引入滑模控制，滑模控制具有快速的响应速度和强大的鲁棒性，可以有效地抵抗外部扰动和模型不确定性，具体的，滑模控制公式如下：误差计算：e_amp = a_std
ꢀ‑ꢀ
a_amp，e_phase = φ_std
ꢀ‑ꢀ
b_phase，滑模变量计算：s_amp = e_amp + λ_amp * sign(e_amp)，s_phase = e_phase + λ_phase * sign(e_phase)，进一步的，sign(e_amp)和sign(e_phase)表示幅度误差e_amp和相位误差e_phase的符号函数，符号函数（sign function）是一个数学函数，它根据输入的正负号返回相应的
正负符号，具体而言，符号函数的定义如下：如果 x《0，则sign(x) =
ꢀ‑
1，如果 x = 0，则sign(x) =0，如果 x》0，则sign(x) =1，在滑模变量的计算中，本实施例使用符号函数来保留误差的符号信息，以便将滑模变量推向零，符号函数的作用是将正负的误差转换为相应的正负滑模变量，从而驱使控制输入向相反方向调整，以减小误差。例如，当幅度误差e_amp为正值时，sign(e_amp)为1，滑模变量s_amp将增加λ_amp个单位。当幅度误差e_amp为负值时，sign(e_amp)为-1，滑模变量s_amp将减少λ_amp个单位，这样，滑模变量的变化将推动控制系统朝着零误差的方向发展，类似地，相位误差e_phase和相应的滑模变量s_phase的计算也遵循相同的原理。
76.控制输入计算：u_amp =
ꢀ‑
s_amp ，u_phase =
ꢀ‑
s_phase，在控制输入计算中，使用负号的目的是根据滑模变量的方向来确定控制输入的方向。在滑模控制中，滑模变量的正负号表示误差的方向，而控制输入的方向需要与滑模变量的方向相反。这是因为控制输入的作用是通过对系统施加反向的力或干预，以减小误差并将系统推向期望状态。假设滑模变量s_amp是正值，表示幅度误差e_amp为负值，意味着实际幅度小于期望幅度。为了使幅度误差减小，本实施例需要通过控制输入u_amp施加正向的作用力，即增加实际幅度值。因此，设置u_amp为负值，以与s_amp的方向相反。类似地，如果s_amp是负值，表示幅度误差e_amp为正值，即实际幅度大于期望幅度，需要通过负向的控制输入来减小实际幅度。
77.对于相位控制也是同样的原理。如果s_phase是正值，表示相位误差e_phase为负值，需要通过正向的控制输入u_phase来增加相位值；如果s_phase是负值，表示相位误差e_phase为正值，需要通过负向的控制输入来减小相位值。
78.因此，在控制输入计算中，使用负号是为了使控制输入的方向与滑模变量的方向相反，以实现对系统的正确调节和稳定控制。
79.在滑模控制中，通过不断调整控制输入u_amp和u_phase来将误差e_amp和e_phase推向零，需要注意的是，滑模控制的参数λ_amp和λ_phase需要根据系统的动态特性和性能要求进行调整，较大的参数值会导致更快的响应速度，但可能会引入较大的控制输入，可能会增加系统的振荡，因此，需要进行实验和调整，以获得最优的控制性能。
80.稳压模块，用于根据所述电压幅度误差的滑模变量和所述电压相位误差的滑模变量，计算pid控制器中控制参数，并通过调整所述补偿输入的电压幅度和所述补偿输入的电压相位，优化pid控制器中控制参数，从而完成补偿抗扰稳压。
81.本实施例设置pid控制器来计算幅度和相位补偿信号，公式如下：误差计算：e_amp = a_std
ꢀ‑ꢀ
a_amp ，e_phase = φ_std
ꢀ‑ꢀ
b_phase，积分项计算：integral_amp = integral_amp + e_amp ，integral_phase = integral_phase + e_phase，微分项计算：derivative_amp = e_amp
ꢀ‑ꢀ
previous_e_amp ，derivative_phase = e_phase
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previous_e_phase，pid控制器计算：amplitude compensation = kp_amp * e_amp + ki_amp * integral_amp + kd_amp * derivative_amp，
phase compensation = kp_phase * e_phase + ki_phase * integral_phase + kd_phase * derivative_phase，其中，previous_e_amp和previous_e_phase是前一时刻的幅度和相位误差，用于计算微分项，integral_amp和integral_phase分别表示电压幅度误差（e_amp）和电压相位误差（e_phase）的累积积分值。
82.integral_amp：这是电压幅度误差的累积积分值，它表示在过去一段时间内电压幅度误差的累积量。在pid控制中，积分控制器用于消除系统的稳态误差。通过累积电压幅度误差的积分值，可以逐步消除由于系统不完美造成的稳态偏差，从而使系统更加稳定和精确。
83.integral_phase：这是电压相位误差的累积积分值，它表示在过去一段时间内电压相位误差的累积量。在pid控制中，积分控制器的作用类似于电压幅度误差，但它主要用于消除相位方面的稳态误差。通过累积电压相位误差的积分值，可以逐步消除由于系统不完美造成的相位偏差，从而使系统更加稳定和精确。
84.为了计算kp_amp、ki_amp、kd_amp、kp_phase、ki_phase、kd_phase，使用以下算法来自动调整这些参数，以实现高精度稳压输出，具体包括：kp_amp、ki_amp、kd_amp：幅度控制器的比例、积分和微分参数kp_phase、ki_phase、kd_phase：相位控制器的比例、积分和微分参数控制器参数调整：kp_amp_dot =
ꢀ‑
β_amp * e_amp * s_amp ，ki_amp_dot =
ꢀ‑
γ_amp * e_amp * s_amp ，kd_amp_dot =
ꢀ‑
δ_amp * e_amp * s_amp，kp_phase_dot =
ꢀ‑
β_phase * e_phase * s_phase ，ki_phase_dot =
ꢀ‑
γ_phase * e_phase * s_phase ，kd_phase_dot =
ꢀ‑
δ_phase * e_phase * s_phase，其中，β_amp、γ_amp、δ_amp、β_phase、γ_phase、δ_phase是自适应算法中的学习率参数，可以根据系统要求进行调整。
85.根据上述公式，根据误差和滑模变量的乘积来计算控制器参数的变化率，这样，控制器参数会根据误差的变化和幅度响应特性进行自适应调整，以提高稳压输出的性能。
86.实施例3本发明实施例还提出一种存储介质，存储有多条指令，所述指令用于实现所述的一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压方法，所述方法基于pid控制器。
87.可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于移动终端群中的任意一个移动终端中。
88.可选地，在本实施例中，存储介质被设置为存储用于执行实施例1方法的程序代码：
89.实施例4本发明实施例还提出一种电子设备，包括处理器和与所述处理器连接的存储介质，所述存储介质存储有多条指令，所述指令可被所述处理器加载并执行，以使所述处理器能够执行所述的一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压方法，所述方法基于pid控制器。
90.具体的，本实施例的电子设备可以是计算机终端，所述计算机终端可以包括：一个
或多个处理器、以及存储介质。
91.其中，存储介质可用于存储软件程序以及模块，如本发明实施例中的一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压方法，所述方法基于pid控制器，对应的程序指令/模块，处理器通过运行存储在存储介质内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压方法，所述方法基于pid控制器。存储介质可包括高速随机存储介质，还可以包括非易失性存储介质，如一个或者多个磁性存储系统、闪存、或者其他非易失性固态存储介质。在一些实例中，存储介质可进一步包括相对于处理器远程设置的存储介质，这些远程存储介质可以通过网络连接至终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
92.处理器可以通过传输系统调用存储介质存储的信息及应用程序，以执行实施例1方法的步骤：上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
93.在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
94.在本发明所提供的几个实施例中，应所述理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
95.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
96.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
97.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者所述技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，所述计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储介质(rom，read-only memory)、随机存取存储介质(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
98.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压方法，所述方法基于pid控制器，其特征在于，包括：获取电源的电压数据，其中，所述电压数据包括：标准电压的幅度值、标准电压的相位值、采样的电压幅度值和采样的电压相位值；根据所述电压数据，计算电压幅度误差和电压相位误差，并获取电压幅度误差的滑模变量和电压相位误差的滑模变量，从而获取补偿输入的电压幅度和补偿输入的电压相位；根据所述电压幅度误差的滑模变量和所述电压相位误差的滑模变量，计算pid控制器中控制参数，并通过调整所述补偿输入的电压幅度和所述补偿输入的电压相位，优化pid控制器中控制参数，从而完成补偿抗扰稳压。2.如权利要求1所述的一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压方法，其特征在于，计算补偿输入的电压幅度和补偿输入的电压相位包括：，，，， ，，其中，为电压幅度误差，为标准电压的幅度值，为采样的电压幅度值，为电压相位的误差，为标准电压的相位值，为采样的电压相位值，为电压幅度误差的滑模变量，为电压幅度误差滑模控制的参数，为符号函数，用于保留参数的符号信息，为电压相位误差的滑模变量，为电压相位误差滑模控制的参数，为补偿输入的电压幅度，为补偿输入的电压相位。3.如权利要求2所述的一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压方法，其特征在于，计算pid控制器中控制参数包括：，，，其中，为pid控制器中电压幅度控制的比例参数，为幅度比例参数的学习率，为pid控制器中电压幅度控制的积分参数，为幅度积分参数的学习率，为pid控制器中电压幅度控制的微分参数，为幅度微分参数的学习率。4.如权利要求3所述的一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压方法，其特征在于，计算
pid控制器中控制参数还包括：，，，其中，为pid控制器中电压相位控制的比例参数，为相位比例参数的学习率，为pid控制器中电压相位控制的积分参数，为相位积分参数的学习率，为pid控制器中电压相位控制的微分参数，为相位微分参数的学习率。5.如权利要求4所述的一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压方法，其特征在于，通过调整所述补偿输入的电压幅度和所述补偿输入的电压相位，优化pid控制器中控制参数包括：在每个时间步，根据前一个时间步的pid控制器中电压幅度控制的比例参数、pid控制器中电压幅度控制的积分参数、pid控制器中电压幅度控制的微分参数、pid控制器中电压相位控制的比例参数、pid控制器中电压相位控制的积分参数和pid控制器中电压相位控制的微分参数，更新当前时间步的pid控制器中电压幅度控制的比例参数、pid控制器中电压幅度控制的积分参数、pid控制器中电压幅度控制的微分参数、pid控制器中电压相位控制的比例参数、pid控制器中电压相位控制的积分参数和pid控制器中电压相位控制的微分参数。6.一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压系统，所述系统基于pid控制器，其特征在于，包括：获取数据模块，用于获取电源的电压数据，其中，所述电压数据包括：标准电压的幅度值、标准电压的相位值、采样的电压幅度值和采样的电压相位值；计算模块，用于根据所述电压数据，计算电压幅度误差和电压相位误差，并获取电压幅度误差的滑模变量和电压相位误差的滑模变量，从而获取补偿输入的电压幅度和补偿输入的电压相位；稳压模块，用于根据所述电压幅度误差的滑模变量和所述电压相位误差的滑模变量，计算pid控制器中控制参数，并通过调整所述补偿输入的电压幅度和所述补偿输入的电压相位，优化pid控制器中控制参数，从而完成补偿抗扰稳压。7.如权利要求6所述的一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压系统，其特征在于，计算补偿输入的电压幅度和补偿输入的电压相位包括：，，，，，
，其中，为电压幅度误差，为标准电压的幅度值，为采样的电压幅度值，为电压相位的误差，为标准电压的相位值，为采样的电压相位值，为电压幅度误差的滑模变量，为电压幅度误差滑模控制的参数，为符号函数，用于保留参数的符号信息，为电压相位误差的滑模变量，为电压相位误差滑模控制的参数，为补偿输入的电压幅度，为补偿输入的电压相位。8.如权利要求7所述的一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压系统，其特征在于，计算pid控制器中控制参数包括：，，，其中，为pid控制器中电压幅度控制的比例参数，为幅度比例参数的学习率，为pid控制器中电压幅度控制的积分参数，为幅度积分参数的学习率，为pid控制器中电压幅度控制的微分参数，为幅度微分参数的学习率。9.如权利要求8所述的一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压系统，其特征在于，计算pid控制器中控制参数还包括：，，，其中，为pid控制器中电压相位控制的比例参数，为相位比例参数的学习率，为pid控制器中电压相位控制的积分参数，为相位积分参数的学习率，为pid控制器中电压相位控制的微分参数，为相位微分参数的学习率。10.如权利要求9所述的一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压系统，其特征在于，通过调整所述补偿输入的电压幅度和所述补偿输入的电压相位，优化pid控制器中控制参数包括：在每个时间步，根据前一个时间步的pid控制器中电压幅度控制的比例参数、pid控制器中电压幅度控制的积分参数、pid控制器中电压幅度控制的微分参数、pid控制器中电压相位控制的比例参数、pid控制器中电压相位控制的积分参数和pid控制器中电压相位控制的微分参数，更新当前时间步的pid控制器中电压幅度控制的比例参数、pid控制器中电压
幅度控制的积分参数、pid控制器中电压幅度控制的微分参数、pid控制器中电压相位控制的比例参数、pid控制器中电压相位控制的积分参数和pid控制器中电压相位控制的微分参数。

技术总结
本发明公开一种高稳态数字式交流补偿抗扰稳压方法及系统，所述方法基于PID控制器，该方法包括：获取电源的电压数据，其中，所述电压数据包括：标准电压的幅度值、标准电压的相位值、采样的电压幅度值和采样的电压相位值；根据所述电压数据，计算电压幅度误差和电压相位误差，并获取电压幅度误差的滑模变量和电压相位误差的滑模变量，从而获取补偿输入的电压幅度和补偿输入的电压相位；根据所述电压幅度误差的滑模变量和所述电压相位误差的滑模变量，计算PID控制器中控制参数，并通过调整所述补偿输入的电压幅度和所述补偿输入的电压相位，优化PID控制器中控制参数，从而完成补偿抗扰稳压。稳压。稳压。


技术研发人员：李建东 程东升 喻晨龙 刘诗华 向龙 蒋伟 江耀东 宋若愚
受保护的技术使用者：中国人民解放军空军预警学院
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/8/21