CN105587681A - 一种基于PID算法应用于SmartRack机柜的风扇调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于PID算法应用于Smart？Rack机柜的风扇调控方法，通过调整ＰＩＤ三个参数的值来调节风扇转速的变化趋势，从而实现风扇的高效调节，在不断地优化三个参数的过程中，用最终选出一组最优的数来设定，这样能够使各电子器件在温度发生超越阀值的变化时，风扇能做出快速响应，从而使他们的温度的稳定在安全值内，减少元器件在高温状态下的运行时间，从而减小对电子造成的损耗，延长使用寿命。本方法基于ＰＩＤ算法的风扇转速调控策略，具有适用性强、风扇响应快、节省功耗、减小噪音的特点。
Description
技术领域
本发明涉及服务器的风扇调控技术领域，具体涉及一种基于PID算法应用于SmartRack机柜的风扇调控方法。
背景技术
随着云计算、大数据等新型技术的发展，对数据存储的带宽和容量要求越来越高，处理器的运算速度与运算量也越来越大，导致内存、硬盘等各个元器件的温度也不断飙升，电子器件的散热成为目前一个相当灼手的问题，而且现在社会对功耗的要求也越来越低，节能是目前的一个主流趋势。如何能有效的降低各个电子元器件的温度过高而且降低风扇墙的功耗成为急需解决的技术问题。传统的风扇转速控制采用一种线性差值的调控方法。这个方法是：首先侦测几个典型温度点的风扇转速，当实际温度在两个典型温度点内时，该温度的转速根据落在的两个典型温度点的转速，采用线性差值的方法来计算相应的转速，传输给ＲＭＣ来控制风扇转速。该方法的不足之处是风扇转速会高于实际转速需求，而且会出现风扇转速突然飙升，造成明显的声噪以及功耗损失。
发明内容
本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种基于PID算法应用于SmartRack机柜的风扇调控方法。本方法基于一种先进的ＰＩＤ算法来计算输出相应的转速，通过这种算法计算出的风扇转速，既保证了各个元器件温度在要求的阀值之内，也降低了功耗、减小了噪音。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于PID算法应用于SmartRack机柜的风扇调控方法，通过调整ＰＩＤ三个参数的值来调节风扇转速的变化趋势，从而实现风扇的高效调节，在不断地优化三个参数的过程中，用最终选出一组最优的数来设定，这样能够使各电子器件在温度发生超越阀值的变化时，风扇能做出快速响应，从而使他们的温度的稳定在安全值内，减少元器件在高温状态下的运行时间，从而减小对电子造成的损耗，延长使用寿命。
PID调速中，P代表的是比例项，I代表的是积分项，D代表的是微分项；Ｐ值可以实现风扇转速快速的变化，Ｉ值可以减小稳定误差，Ｄ值能够增加系统的稳定性，预防转速的突变，增强瞬态响应。
在调节ＰＩＤ这三个值时要遵循四象限原则：即以电子元器件温度稳定时间为横坐标，以电子元器件的温度值为纵坐标轴组成的坐标系，当落在第一象限内时，通过调节ＰＩ值使风扇转速增加，Ｄ值会使风扇转速降低；当落在第二象限时，通过ＰＩ这两个参数使风扇转速降低，Ｄ值来增加风扇转速；当落在第三象限内时，通过ＰＩ值降低风扇转速，Ｄ值增加风扇转速；当落在第四象限内时，通过ＰＩD这三个参数来增加风扇转速。
当电子元器件温度高于对应的阀值时，通过ＰＩ两个参数来增加风扇转速，当电子元器件的温度低于设定的阀值时，通过ＰＩ这两个参数值来降低风扇转速，Ｄ值的特性是试图扭转电子元器件温度的变化。即当电子元器件的温度增加时，D值试图通增加风扇转速来降低温度，当温度下降时，D值试图降低风扇转速来增加温度。
本发明的一种基于PID算法应用于SmartRack机柜的风扇调控方法与现有技术相比，所产生的有益效果是，本发明在系统易用性方面提出了灵活的配置机制，即用于不同的机型时整体的采集判断程序不需要变动，只需要在系统内调节ＰＩＤ这三个参数的设置值就可以使其适用于该机器，完成最优化的风扇调控。
附图说明
图1是PID调速拓扑图；
图2是温度控制点说明；
图3是风扇调速逻辑控制流程图；
图4是设置PID三个参数的四象限原则。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种基于PID算法应用于SmartRack机柜的风扇调控方法作以下详细地说明。
一种基于ＰＩＤ算法应用于SmartRack的风扇调控策略，如图1所示通过BMC采集分析电子元器件的温度，采用PID算法计算出各自相应要输出的PWM值，然后比较出这些PWM的最大值输出给风扇。其系统组成如图1所示，（1）电子元器件的温度传感器读取温度；（2）通过PID算法计算各元器件的PWM值；（3）比较出最大值输出调节风扇转速。
各个电子元气件的温度控制部分的调节变化以处理器（CPU）为例说明，如图2所示。每款处理器自身都有一个Tcontrol值，为了系统的安全性通常设置一个偏置值即图中的Tcontroloffset来代替Tcontrol值，围绕这个偏置值的上下范围（即Pos_hyst、Neg_hyst）来调节风扇转速，当对应值超过Pos_hyst值时，风扇转速升高，从而使CPU温度降低；当对应值低于Neg_hyst时，风扇转速降低，从而使CPU温度升高。具体的程序流程如图3所示。当CPU温度落在Pos_hyst、Neg_hyst这两个值范围内时，风扇转速维持不变。其他的电子元器件根据这个规范来完成各自的调节。
通过设置PID这三个参数值来操控风扇的变化速率以及趋势，使转速最终稳定在需要的范围内，保证各个电子元器件工作在安全温度状态下。ＰＩＤ这三个参数值得调试设定要遵循四象限原则：即以电子元器件温度稳定时间为横坐标，以电子元器件的温度值为纵坐标轴组成的坐标系，当落在第一象限内时，通过调节ＰＩ值使风扇转速增加，Ｄ值会使风扇转速降低；当落在第二象限时，通过ＰＩ这两个参数使风扇转速降低，Ｄ值来增加风扇转速；当落在第三象限内时，通过ＰＩ值降低风扇转速，Ｄ值增加风扇转速；当落在第四象限内时，通过ＰＩD这三个参数来增加风扇转速。当电子元器件温度高于对应的阀值时，通过ＰＩ两个参数来增加风扇转速，当电子元器件的温度低于设定的阀值时，通过ＰＩ这两个参数值来降低风扇转速，Ｄ值的特性是试图扭转电子元器件温度的变化。即当电子元器件的温度增加时，D值试图通增加风扇转速来降低温度，当温度下降时，D值试图降低风扇转速来增加温度。
这样通过不断地采集以及实时的有效调节，最终是各个元器件的温度维稳在安全值内。
Claims (3)
1.一种基于PID算法应用于SmartRack机柜的风扇调控方法，其特征在于通过调整ＰＩＤ三个参数的值来调节风扇转速的变化趋势，从而实现风扇的高效调节，在不断地优化三个参数的过程中，用最终选出一组最优的数来设定，这样能够使各电子器件在温度发生超越阀值的变化时，风扇能做出快速响应，从而使他们的温度的稳定在安全值内，减少元器件在高温状态下的运行时间，从而减小对电子造成的损耗，延长使用寿命。
2.根据权利要求1所述的一种基于PID算法应用于SmartRack机柜的风扇调控方法，其特征在于PID调速中，P代表的是比例项，I代表的是积分项，D代表的是微分项；Ｐ值可以实现风扇转速快速的变化，Ｉ值可以减小稳定误差，Ｄ值能够增加系统的稳定性，预防转速的突变，增强瞬态响应。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于PID算法应用于SmartRack机柜的风扇调控方法，其特征在于在调节ＰＩＤ这三个值时要遵循四象限原则：即以电子元器件温度稳定时间为横坐标，以电子元器件的温度值为纵坐标轴组成的坐标系，当落在第一象限内时，通过调节ＰＩ值使风扇转速增加，Ｄ值会使风扇转速降低；当落在第二象限时，通过ＰＩ这两个参数使风扇转速降低，Ｄ值来增加风扇转速；当落在第三象限内时，通过ＰＩ值降低风扇转速，Ｄ值增加风扇转速；当落在第四象限内时，通过ＰＩD这三个参数来增加风扇转速。
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