變頻器內(nèi)置PID控制電路原理放圖
對(duì)大多數(shù)變頻器而言，常將給定信號(hào)稱為目標(biāo)信號(hào)或目標(biāo)值，用字母XT來表示，實(shí)際其等同于常規(guī)控制系統(tǒng)的給定值。其將被控參數(shù)稱為反饋信號(hào)或當(dāng)前值，用字母XF來表示，實(shí)際上其等同于常規(guī)控制系統(tǒng)的測量值。在變頻器的說明書中將該信號(hào)的接入端子稱為反饋輸入端。這樣變頻器內(nèi)置PID控制的輸入信號(hào)是目標(biāo)值XT與當(dāng)前值XF的偏差XG，即XG=Kp×(XT-XF) ，式中XG為頻率給定信號(hào)；Kp為比例增益。這跟常規(guī)控制系統(tǒng)的比例放大是一樣的，即將(XT-XF)放大Kp倍作為頻率給定信號(hào)。其如圖2所示。顯然，當(dāng)放大器的比例增益Kp足夠大時(shí)，反饋的動(dòng)態(tài)特性決定了變頻器內(nèi)置PID控制裝置的控制規(guī)律。較大的比例增益Kp可提高控制裝置對(duì)小偏差的靈敏度(e=XT-XF)，從而可提高頻率控制的精度，即(XT-XF)的差值越小，XF越接近XT，但比例控制存在靜態(tài)偏差，也是比例作用效果的根本特點(diǎn)，所以比例控制也叫有差控制。只是比例增益越大余差越小而已，不可能為零，但如果比例增益太大，系統(tǒng)過于靈敏，則會(huì)使變頻器的輸出頻率大幅波動(dòng)而產(chǎn)生振蕩，這是不希望的。為了克服余差和避免系統(tǒng)振蕩，所以就要使用積分控制。
積分控制的目的是消除余差，它通過對(duì)偏差的積分來校正變頻器的輸出頻率，也就是過去的偏差進(jìn)行累積來實(shí)現(xiàn)最終的零偏差；只要偏差不消除積分就不停止，從而有效消除了余差。積分增益的大小決定了多長時(shí)間對(duì)偏差積分一次，積分增益的倒數(shù)就稱為積分時(shí)間S。
微分控制D，其作用與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)是一樣的，主要是解決滯后問題。即其是根據(jù)偏差變化率的大小，提前給出一個(gè)相應(yīng)的控制動(dòng)作，以縮短控制動(dòng)作時(shí)間，能較快調(diào)整變頻器的輸出頻率。微分增益的大小決定了多長時(shí)間對(duì)偏差微分一次，大多變頻器用的是微分時(shí)間SD，已有用微分增益KD的。由于微分控制屬于敏感控制，有可能會(huì)對(duì)有用信號(hào)外的噪聲響應(yīng)，因此流量、壓力控制都不使用微分控制。
變頻器產(chǎn)品型號(hào)繁多，對(duì)于內(nèi)置P1D控制的術(shù)語稱謂不統(tǒng)一，由于變頻器對(duì)PID參數(shù)的稱謂與常規(guī)控制系統(tǒng)有所不同，這樣就會(huì)造成使用者在理解和設(shè)定參數(shù)時(shí)無所適從，在理解變頻器PID參數(shù)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生誤解。因此，現(xiàn)將變頻器說明書中對(duì)PID控制參數(shù)的稱謂列舉如下，供參考和比較。
比例(P)功能。有稱為：PID輸出增益、PID增益、比例常數(shù)(0-1000%)、比例增益(0.0-100)、比例P增益(0-999.9%)、比例值增益(0-5.0)等。
積分(I)功能。有稱為：PID積分時(shí)間、積分時(shí)間常數(shù)(1.0-100.0s)、積分作用范圍、積分時(shí)間常數(shù)、積分時(shí)間(0.1-3600ID.Os)、PID積分增益等。
微分(D)功能。有稱為：PID微分時(shí)間、PID控制器微分時(shí)間、微分時(shí)間、微分時(shí)間常數(shù)、微分增益(0.0-5.0)等。
上述括號(hào)中的數(shù)字是部分變頻器的數(shù)值設(shè)定范圍例子，從中可見各型變頻器的PID參數(shù)稱謂是很不統(tǒng)一的，所以在設(shè)定PID參數(shù)前應(yīng)閱讀所使用變頻器的說明書，按其說明進(jìn)行設(shè)定。但只要掌握了PID各參數(shù)的作用，在實(shí)際的參數(shù)整定中，不管其如何標(biāo)注還是有規(guī)律可循的，知道了各參數(shù)增大、減小的作用及方向，也就可進(jìn)行參數(shù)整定工作了。
