变频器PID调节功能

    上述工作过程，一方面我们要求储气罐的实际压力（其大小与XF成正比）应无限接近于目标压力（其大小与XT成正比），就是说，要求(XT-XF)→0；另一方面，变频器的输出频率又是由XT和XF相减的结果来决定的。要实现这样的控制结果，在工程实际中应用最为广泛的调节器控制规律为比例积分微分控制，简称PID控制，又称PID调节。     (1)比例(P)环节    将(XT - XF)进行放大后再作为频率给定信号：   XG=KP(XT-XF)    式中，KP为比例增益（即放大倍数）。    上述关系如图4-9所示。由于XG是(XT-XF)成正比地放大的结果，故称此环节为比例环节。
    图4-9    比例放大前后各量间的关系    显然KP越大，则越小，XF越接近于XT，如图4-10 (a)所示。这里，XF只能是无限接近于XT，却不能等于XT。就是说，XF和XT之间总会有一个差值，通常称为静差，用e表示。静差值应该越小越好。    显然，比例增益KP越大，静差e越小。在专用的PID调节器中，比例增益的大小常常是通过“比例带”来进行调节的。所谓比例带，就是按比例放大的区域，用P表示（等于KP的倒数），如图4-10所示。
    图4-10    比例增益与比例带    由图4-10可知，比例带P越小，相当于比例增益KP越大。但在几乎所有变频器内置的PID调节功能中，都是直接预置比例增益KP的。比例增益环节的引入，又出现了新的矛盾：为了减小静差，应尽量增大比例增益，但由于系统有惯性，因此，KP太大了，又容易引起被控量（压力）忽大忽小，形成振荡，如图4-11 (b)所示。    (2)积分(I)环节    引入积分环节的目的有如下两个。    ①使给定信号XG的变化与乘积KP (XT-XF)对时间的积分成正比。意思是说，尽管KP (XT XF)一下子增大（或减小）了许多，但XG只能在“积分时间”内逐渐地增大（或减小），从而减缓了XG的变化速度，防止了振荡。积分时间越长，XG的变化越慢。    ②只要偏差不消除(XT-XF≠0)，积分就不停止，从而能有效地消除静差，如图4-11(c)所示。    但积分时间太长，又会发生在被控量（空气压缩机的压力）急剧变化时，被控量（压力）难以迅速恢复的情况。    (3)微分(D)环节微分环节    如图4-11 (d)所示，微分环节的作用是根据偏差的变化趋势，提前给出较大的调节动作，从而缩短调节时间，克服了因积分时间太长而使恢复滞后的缺点。
    图4-11    P、I、D的综合作用示意图