变频器的PID控制原理框图_变频器的PID的作用

变频器的PID控制原理框图_变频器的PID的作用,第1张

  变频器PID控制原理框图和作用

  (1)PI控制

  PI控制是由比例控制(P)和积分控制(I)组合成的,根据偏差及时间变化产生一个执行量。PI运算是P运算和I运算之和。

  (2)PD控制

  PD控制是由比例控制(P)和微分控制(D)组合成的,根据改变动态特性的偏差速率产生一个执行量。PD运算是P运算和D运算之和。

  (3)PID控制

  利用PI控制和PD控制的优点组合成的控制。PID运算是P、I和D三个运算的总和。

  (4)负作用

  当偏差x(x=设定值-反馈量)为正时,增加执行量(输出频率),如果偏差为负,则减小执行量。PID的负作用如图6-5所示。

  (5)正作用

  当偏差x(x=设定值-反馈量)为负时,增加执行量(输出频率),如果偏差为正,则减小执行量。PID的正作用如图6-6所示。

  变频器的PID控制原理框图_变频器的PID的作用,第2张

  Kp-比例常数;TI-积分时间;s-演算子;Td-微分时间

  变频器的PID控制原理框图_变频器的PID的作用,第3张

  变频器的PID控制功能

  (1)比较与判断功能

  首先为PID调节器给定一个电信号xt,该给定电信号对应着系统的给定压力pp,当压力传感器将供水系统的实际压力px转变成电信号(即xf),送回PID调节器的输入端时,调节器首先将它与压力给定电信号xt相比较,得到的偏差信号为△x,即:

  △x=xt-xf

  △x》0:给定值大于供水压力,在这种情况下,水泵应升速。△x越大,水泵的升速幅度越大。

  △x《0:给定值小于供水压力,在这种情况下,水泵应降速。|△x|越大,水泵的降速幅度越大。

  如果△x的值很小,可能反应就不够灵敏。另外,不管控制系统的动态响应多么好也不可能完全消除静差。这里的静差是指△x的值不可能完全降到0,而始终有一个很小的差值存在,从而使控制系统出现了误差。

  为了增大控制的灵敏度,引入了P功能。

  (2)P(比例)功能

  P功能就是将△x的值按比例进行放大(放大P倍),这样尽管△x的值很小,经放大后再来调整水泵的转速也会比较准确而迅速。放大后,△x的值大大增加,静差s在△x中占的比例也相对减少,从而使控制的灵敏度增大,误差减小。

  那么P值的大小对控制系统有何影响呢?如果P值设得过大,△x的值变得很大,供水系统的实际压力px调整到给定值pp的速度必定很快。但由于拖动系统的惯性原因,很容易发生px》pp的情况,这种现象称为超调。于是控制又必须反方向调节,这样就会使系统的实际压力在给定值(恒压值)pp附近来回振荡,如图7-14(b)所示。

  分析产生振荡现象的原因:主要是加、减速过程都太快的缘故,为了缓解因P功能给定过大而引起的超调振荡,可以引入I功能。

  (3)I(积分)功能

  I功能就是对偏差信号△x积分后再输出,其作用是延长加速和减速的时间,以缓解因P(比例)功能设置过大而引起的超调。P功能与I功能结合,就是PI功能,图7-14(c)就是经PI调节后供水系统实际压力px的变化波形。

  从图中看,尽管增加I功能后使得超调减少,避免了供水系统的压力振荡,但是也延长了供水压力重新回到给定值pp的时间。为了克服上述缺陷,又增加了D功能。

  (4)D(微分)功能

  D功能就是对偏差信号△x取微分后再输出。也就是说,当供水压力px刚开始下降时,dpx/dt最大,此时△x的变化率最大,D输出也就最大。此时水泵的转速会突然增大一下。随着水泵转速的逐渐升高,供水压力会逐渐恢复,dPx/dt会逐渐减小,D的输出会迅速衰减,供水系统又呈现PI调节。

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