在闭环自动控制系统中,我们致力于使控制目标无限接近于理想值。为此,我们会对被控物理量进行周期性取样,并将其与设定的目标值进行比较。基于比较结果,我们会不断微调被控物理量。这样,我们就期望被控物理量的实际值能无限趋近于控制目标,从而得到非常小的误差值。这和控制高灵敏度的要求其实是一致的。
为了增强控制的灵敏性,我们采用了PID控制技术。这种技术能将微小的误差信号按一定比例放大,进而提升整个系统的反应速度和调整的精确性。这就是PID控制中的比例控制功能P所起的作用。
当误差信号被放大后,变频器的输出频率会迅速作出调整。但由于传动系统及控制电路的惯性,当系统调整后的实际值与目标值非常接近甚至完全相系统可能会出现过度调整的情况,即调整方向反超,形成振荡。这不是我们所希望看到的结果。
为了解决这一问题,PID系统中的积分控制功能I被引入。微分控制D则是根据偏差的变化率来提前作出调节动作,从而缩短调整时间。
PID调节是一种闭环控制方式,广泛应用于过程控制中。它是一种使被控物理量能快速且准确地接近设定目标的技术手段。
一、如何有效运用PID控制功能
要实现PID的闭环控制功能,首先需将PID功能设置为活动状态。这可以通过两种主要方法实现:一是通过变频器的功能参数码设置,如艾默生TD3000变频器,其F7.00参数决定是否选用PID闭环控制功能;二是依据变频器的外接多功能端子的状态来决定,如富士G11S系列变频器。
二、目标信号与反馈信号的阐释
在变频系统中,为了使某一物理量稳定在预期的目标值上,变频器的PID功能电路会不断比较反馈信号与目标信号,并根据比较结果实时调整输出频率和电动机的转速。这里提到的目标信号是物理量预期稳定值对应的电信号,而该物理量通过传感器测得的实际值对应的电信号即为反馈信号。
三、目标信号的输入通道与数值大小的管理
实现变频器的闭环控制需确定目标信号的输入通道及数值大小。不同变频器对此有不同的处理方式及通道选择方法。目标信号的大小通常以传感器量程的百分数来表示。
四、PID的反馈逻辑的解析
反馈逻辑指的是被控物理量经传感器检测后的反馈信号对变频器输出频率的控制方向。例如在空调系统中,制冷或制热时,根据回水温度及反馈信号的变化,会相应调整变频器的输出频率和电机转速。
五、反馈信号输入通道的选择
大多数变频器都设有多个反馈信号输入通道。选择合适的通道对于确保系统的正常运行至关重要。例如,海利普变频器只指定了4~20mA的模拟量电流信号通道为唯一的反馈信号输入通道。
六、PID参数的预设与调整
在调试初期,P参数可预设为中间偏大的值或默认出厂值。运行后若出现振荡,可考虑增加积分时间I或减小比例增益P。若被控物理量恢复缓慢,则可尝试减小积分时间I并加大微分时间D。