PID控制系統(tǒng)在變頻器中的應(yīng)用實(shí)例

PID控制器是目前機(jī)電，冶金，機(jī)械，化工等行業(yè)應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。通過變頻器有兩種PID控制方式：一種是變頻器的內(nèi)置PID控制功能，給定的信號通過面板或變頻器的端子輸入，反饋信號反饋給控制端。PID在變頻器內(nèi)部進(jìn)行。調(diào)整以改變輸出頻率；另一種是使用外部PID控制器將給定量與反饋量進(jìn)行設(shè)定，并將其作為控制信號輸出到變頻器的控制端。

一、PID控制框圖

二、PID控制概述

在自動(dòng)控制中，一般P（比例）、I（積分）、D（微分）不單獨(dú)使用。常使用PI控制、PD控制和PID控制等組合控制方式。

1）PI控制

P動(dòng)作控制并不能完全消除偏差。為了消除殘留偏差，一般使用PI控制，即 P+I的運(yùn)算之和。用PI控制時(shí)，能消除由改變目標(biāo)值和偏差。

2）PD控制

為使P動(dòng)作的振蕩衰減和系統(tǒng)穩(wěn)定，可用PD控制，即P和D運(yùn)算之和。換言之，PD控制適用于過程本身沒有制動(dòng)作用的負(fù)載。

3）PID控制

PID控制是利用PI控制和PD控制的優(yōu)點(diǎn)組合成的控制。PID運(yùn)算是P、I和D三個(gè)運(yùn)算的總和，可獲得無偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過程。

① 負(fù)作用：當(dāng)偏差X（目標(biāo)值一測定值）為正時(shí)，增加執(zhí)行量（輸出頻率）；如果偏差為負(fù)，則減小執(zhí)行量。

② 正作用：當(dāng)偏差X（目標(biāo)值-測定值）為負(fù)時(shí)，增加執(zhí)行量（輸出頻率）；如果偏差為正，則減小執(zhí)行量。

三、反饋信號的接入方法

1）給定輸入法：變頻器在使用PID功能時(shí)，將傳感器測得的反饋信號直接接到給定信號端，其目標(biāo)信號由鍵盤給定。

2）獨(dú)立輸入法：變頻器專門配置了獨(dú)立的反饋信號輸入端，有的變頻器還為傳感器配置了電源，其目標(biāo)值可以由鍵盤給定，也可以由指定輸入端輸入。

四、PID調(diào)節(jié)功能的預(yù)設(shè)

1）預(yù)設(shè)PID調(diào)節(jié)功能

預(yù)設(shè)的內(nèi)容是變頻器的PID調(diào)節(jié)功能是否有效。變頻器的PID調(diào)節(jié)功能有效后，其加/減速過程將完全取決于由P、I、D數(shù)據(jù)決定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程，而原來預(yù)設(shè)的“加速時(shí)間”和“減速時(shí)間”將不再起作用。

2）目標(biāo)值的預(yù)設(shè)

PID調(diào)節(jié)的根本依據(jù)是反饋量與目標(biāo)量之間進(jìn)行比較的結(jié)果。因此，準(zhǔn)確地預(yù)設(shè)目標(biāo)值是很重要的，主要有以下兩個(gè)方面。

① 面板輸入式：只需通過鍵盤輸入目標(biāo)值即可。目標(biāo)值通常是被測量實(shí)際大小與傳感器量程之比的百分?jǐn)?shù)。例如，空氣壓縮機(jī)要求的壓力（目標(biāo)壓力）為6MPa，所用壓力表的量程是0～10Mpa，則目標(biāo)值為60%。

② 外部給定式：由外接電位器進(jìn)行預(yù)設(shè)，調(diào)節(jié)較方便。

五、變頻器按P、I、D調(diào)節(jié)規(guī)律運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)

1）變頻器的輸入頻率只根據(jù)實(shí)際數(shù)值與目標(biāo)值的比較結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，與被控量之間無對應(yīng)關(guān)系。

2）變頻器的輸出頻率始終處于調(diào)整狀態(tài)，其數(shù)值常不穩(wěn)定。