變頻器的PID控制原理框圖和作用

　　（1）PI控制

　　PI控制是由比例控制（P）和積分控制（I）組合成的，根據偏差及時間變化產生一個執行量。PI運算是P運算和I運算之和。

　　（2）PD控制

　　PD控制是由比例控制（P）和微分控制（D）組合成的，根據改變動態特性的偏差速率產生一個執行量。PD運算是P運算和D運算之和。

　　（3）PID控制

　　利用PI控制和PD控制的優點組合成的控制。PID運算是P、I和D三個運算的總和。

　　（4）負作用

　　當偏差x（x=設定值-反饋量）為正時，增加執行量（輸出頻率），如果偏差為負，則減小執行量。PID的負作用如圖6-5所示。

　　（5）正作用

　　當偏差x（x=設定值-反饋量）為負時，增加執行量（輸出頻率），如果偏差為正，則減小執行量。PID的正作用如圖6-6所示。

　　Kp-比例常數；Ti-積分時間；s-演算子；Td-微分時間

　　變頻器的PID控制功能

　　（1）比較與判斷功能

　　首先為PID調節器給定一個電信號xt，該給定電信號對應著系統的給定壓力pp，當壓力傳感器將供水系統的實際壓力px轉變成電信號（即xf），送回PID調節器的輸入端時，調節器首先將它與壓力給定電信號xt相比較，得到的偏差信號為△x，即：

　　△x=xt-xf

　　△x》0：給定值大于供水壓力，在這種情況下，水泵應升速。△x越大，水泵的升速幅度越大。

　　△x《0：給定值小于供水壓力，在這種情況下，水泵應降速。|△x|越大，水泵的降速幅度越大。

　　如果△x的值很小，可能反應就不夠靈敏。另外，不管控制系統的動態響應多么好也不可能完全消除靜差。這里的靜差是指△x的值不可能完全降到0，而始終有一個很小的差值存在，從而使控制系統出現了誤差。

　　為了增大控制的靈敏度，引入了P功能。

　　（2）P（比例）功能

　　P功能就是將△x的值按比例進行放大（放大P倍），這樣盡管△x的值很小，經放大后再來調整水泵的轉速也會比較準確而迅速。放大后，△x的值大大增加，靜差s在△x中占的比例也相對減少，從而使控制的靈敏度增大，誤差減小。

　　那么P值的大小對控制系統有何影響呢？如果P值設得過大，△x的值變得很大，供水系統的實際壓力px調整到給定值pp的速度必定很快。但由于拖動系統的慣性原因，很容易發生px》pp的情況，這種現象稱為超調。于是控制又必須反方向調節，這樣就會使系統的實際壓力在給定值（恒壓值）pp附近來回振蕩，如圖7-14（b）所示。

　　分析產生振蕩現象的原因：主要是加、減速過程都太快的緣故，為了緩解因P功能給定過大而引起的超調振蕩，可以引入I功能。

　　（3）I（積分）功能

　　I功能就是對偏差信號△x積分后再輸出，其作用是延長加速和減速的時間，以緩解因P（比例）功能設置過大而引起的超調。P功能與I功能結合，就是PI功能，圖7-14（c）就是經PI調節后供水系統實際壓力px的變化波形。

　　從圖中看，盡管增加I功能后使得超調減少，避免了供水系統的壓力振蕩，但是也延長了供水壓力重新回到給定值pp的時間。為了克服上述缺陷，又增加了D功能。

　　（4）D（微分）功能

　　D功能就是對偏差信號△x取微分后再輸出。也就是說，當供水壓力px剛開始下降時，dpx/dt最大，此時△x的變化率最大，D輸出也就最大。此時水泵的轉速會突然增大一下。隨著水泵轉速的逐漸升高，供水壓力會逐漸恢復，dPx/dt會逐漸減小，D的輸出會迅速衰減，供水系統又呈現PI調節。