在閉環(huán)自動控制系統(tǒng)中，我們總是希望控制目標(biāo)盡可能地接近理想值。實現(xiàn)這一目標(biāo)的方法就是對控制后的物理量進行取樣，并將取樣值與控制目標(biāo)值進行比較，然后根據(jù)比較的結(jié)果再次對被控物理量進行調(diào)整。既然希望被控物理量的實際值與控制目標(biāo)無限接近，那么我們?nèi)拥玫降恼`差值就必然很小。這與期望的較高控制靈敏度要求相悖。為了提高控制與調(diào)節(jié)的靈敏度，PID控制技術(shù)將較小的誤差信號按照一定的比例進行放大，從而實現(xiàn)提高控制與調(diào)節(jié)的靈敏度的目的。這就是PID控制功能中的比例控制功能P。

誤差信號被放大后，變頻器的輸出頻率能夠快速得到調(diào)整，但由于傳動系統(tǒng)和控制電路都有慣性，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)整后的實際值已經(jīng)與目標(biāo)值極其接近甚至相等時，上述調(diào)整不能立即停止，形成過調(diào)整，即調(diào)過了頭，于是又反過來調(diào)整，再次在反方向上超調(diào)，形成振蕩，當(dāng)然這也不是我們所期望的。

PID系統(tǒng)中的積分控制功能I就是為了消除系統(tǒng)振蕩而設(shè)置的。而微分控制D是根據(jù)偏差的變化率大小，提前給出一個相應(yīng)的調(diào)節(jié)動作，從而縮短調(diào)節(jié)時間。

PID調(diào)節(jié)屬于閉環(huán)控制，是過程控制中應(yīng)用得相當(dāng)普遍的一種控制方式。PID控制是使控制系統(tǒng)的被控物理量能夠迅速而準(zhǔn)確地盡可能接近控制目標(biāo)的一種手段。

一、如何使PID控制功能有效

要實現(xiàn)閉環(huán)的PID控制功能，首先應(yīng)將PID功能預(yù)置為有效。具體方法有如下兩種：一是通過變頻器的功能參數(shù)碼預(yù)置，例如艾默生TD3000變頻器，其功能參數(shù)F7.00是“閉環(huán)控制功能選擇”，將F7.00參數(shù)設(shè)為0時，則不選擇PID閉環(huán)控制功能；設(shè)為1時為選擇模擬閉環(huán)控制功能。二是由變頻器的外接多功能端子的狀態(tài)決定，例如富士G11S系列變頻器，如圖1所示，在多功能輸入端子X1～X9中任選一個，將功能碼E01～E09（與端子X1～X9相對應(yīng)）預(yù)置為20，則該端子即具有決定PID控制是否有效的功能（功能碼E01～E09可設(shè)置0～35共36種不同的功能，如果將端子X1經(jīng)E01設(shè)置為20，則端子X1與公共端子CM“ON”時無效，“OFF”時有效）。應(yīng)注意的是，大部分變頻器兼有上述兩種預(yù)置方式，但有少數(shù)品牌的變頻器只有其中的一種方式。

二、目標(biāo)信號與反饋信號

欲使變頻系統(tǒng)中的某一個物理量穩(wěn)定在預(yù)期的目標(biāo)值上，變頻器的PID功能電路將反饋信號與目標(biāo)信號不斷地進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果來實時地調(diào)整輸出頻率和電動機的轉(zhuǎn)速。所以，變頻器的PID控制至少需要兩種控制信號：目標(biāo)信號和反饋信號。diangon.com這里所說的目標(biāo)信號是某物理量預(yù)期穩(wěn)定值所對應(yīng)的電信號，亦稱目標(biāo)值或給定值；而該物理量通過傳感器測量到的實際值對應(yīng)的電信號稱為反饋信號，亦稱反饋量或當(dāng)前值。

三、目標(biāo)信號的輸入通道與數(shù)值大小

實現(xiàn)變頻器的閉環(huán)控制，對于目標(biāo)信號來說，有兩個問題需要解決，一是選擇將目標(biāo)值（目標(biāo)信號）傳送給變頻器的輸入通道，二是確定目標(biāo)值的大小。對于第一個問題，各種變頻器大體上有如下兩種方案。一是自動轉(zhuǎn)換法，即變頻器預(yù)置PID功能有效時，其開環(huán)運行時的頻率給定功能自動轉(zhuǎn)為目標(biāo)值給定，如表1中的安川CIMR-G7A與富士G11S變頻器。二是通道選擇法，如表1中的博世力士樂CVF-G3與格立特VF-10系列變頻器。

表1 變頻器目標(biāo)值輸入通道舉例

第二個問題是確定目標(biāo)值的大小。由于目標(biāo)信號和反饋信號有時不是同一種物理量，難以進行直接比較，所以，大多數(shù)變頻器的目標(biāo)信號都用傳感器量程的百分?jǐn)?shù)來表示。例如，某儲氣罐的空氣壓力要求穩(wěn)定在5MPa，壓力傳感器的量程為10Mpa，則與5Mpa對應(yīng)的百分?jǐn)?shù)為50%，目標(biāo)值就是50%。

四、PID的反饋邏輯

所謂反饋邏輯，是指被控物理量經(jīng)傳感器檢測到的反饋信號對變頻器輸出頻率的控制極性。例如中央空調(diào)系統(tǒng)在夏天制冷時，如果循環(huán)水回水溫度偏低，經(jīng)溫度傳感器得到的反饋信號減小，說明房間溫度過低，從節(jié)約能源的角度考慮，可以降低變頻器的輸出頻率和電機轉(zhuǎn)速，減少冷水的流量。而冬天制熱時，如果回水溫度偏低，反饋信號減小，說明房間溫度低，要求提高變頻器輸出頻率和電機轉(zhuǎn)速，加大熱水的流量。由此可見，同樣是溫度偏低，反饋信號減小，但要求變頻器的頻率變化方向卻是相反的。這就是引入反饋邏輯的緣由。變頻器反饋邏輯的功能選擇舉例見表2。

表2 變頻器反饋邏輯功能選擇舉例

五、反饋信號輸入通道

通常變頻器都有若干個反饋信號輸入通道，表3介紹了幾種變頻器的反饋信號輸入通道供參考。由表可見，海利普變頻器只指定4～20mA的模擬量電流信號通道為唯一的反饋信號輸入通道，是一個例外。

表3 幾種變頻器反饋信號通道

六、PID參數(shù)值的預(yù)置與調(diào)整

一般在調(diào)試剛開始時，P可按中間偏大值預(yù)置，或者暫時默認(rèn)出廠值，待設(shè)備運轉(zhuǎn)時再按實際情況細調(diào)。開始運行后如果被控物理量在目標(biāo)值附近振蕩，首先加大積分時間I，如仍有振蕩，可適當(dāng)減小比例增益P。被控物理量在發(fā)生變化后難以恢復(fù)，首先加大比例增益P，如果恢復(fù)仍較緩慢，可適當(dāng)減小積分時間I，還可加大微分時間D。