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Un algoritmo de control PID de dos variables novedoso en el sistema de disciplina de reloj de precisión

Autores: Miao, Xinyu; Hu, Changjun; Qiao, Yaojun

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Un algoritmo de control PID de dos variables novedoso en el sistema de disciplina de reloj de precisión


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Proporción
Integración
Diferenciación
PID
Tiempo
Frecuencia

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 40

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La Integración de Proporción y Derivación (PID) es un algoritmo común de disciplinamiento de reloj. En el equipo fuente de reloj satelital y en los nodos de sensores de Internet de las Cosas (IoT) generalmente se requiere que tanto las señales de tiempo como de frecuencia tengan alta precisión. Debido a que el método tradicional de disciplinamiento de reloj PID utilizado en el equipo solo realiza cálculos PID y control de retroalimentación en una sola variable, como la frecuencia, el error de precisión de tiempo de la fuente de reloj es grande e incluso tiene una desviación inherente. Al utilizar la relación integral entre frecuencia y tiempo, en este documento se propone un nuevo algoritmo de control PID de dos variables para el disciplinamiento de relojes de alta precisión. El tiempo se toma como variable de restricción para hacer que la desviación de tiempo converja. Puede garantizar una alta precisión del tiempo y una alta estabilidad a largo plazo de la frecuencia. Al mismo tiempo, la frecuencia se toma como variable de retroalimentación para lograr una rápida convergencia de la frecuencia. Puede asegurar una alta estabilidad a corto plazo de la frecuencia y la continuidad del tiempo. Por lo tanto, puede hacer que el tiempo y la frecuencia del reloj disciplinado tengan alta precisión y estabilidad al mismo tiempo. Para verificar la efectividad del algoritmo propuesto, se simula basándose en el modelo de reloj disciplinado GNSS. El tiempo GNSS después del filtrado de Kalman se utiliza como referencia de tiempo para disciplinar el reloj local. Los resultados de la simulación muestran que el rango de desviación de tiempo de un reloj local después de la convergencia es de -0,38 ns a 0,31 ns, la precisión de frecuencia es mejor que el promedio durante un día, y la estabilidad a largo plazo del tiempo (TDEV) para un día es de aproximadamente 7 ps al utilizar el algoritmo PID de dos variables. En comparación con el algoritmo PID de una sola variable, la precisión de tiempo del algoritmo PID de dos variables mejora aproximadamente en un orden de magnitud y la estabilidad a largo plazo del tiempo (TDEV) mejora aproximadamente en dos órdenes de magnitud. Los resultados de la investigación indican que el algoritmo de control PID de dos variables tiene un gran potencial de aplicación para el desarrollo de equipos fuente de reloj y otros escenarios de disciplinamiento bivariado.

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