PID控制在變頻器驅動系統中的應用
在企業生產中，往往需要有穩定的壓力、溫度、流量、液位或轉速，作為保證產品質量、提高生產效率、滿足工藝要求的前提，這時就要用到變頻器的PID控制功能。PID控制在生產過程中是一種普遍採用的控制方式，在機電、冶金、機械、化工等行業中獲得了廣泛的應用。
通過變頻器實現PID控制有兩種情況：一種是變頻器內置PID控制功能，給定信號通過變頻器的鍵盤面板或端子輸入，反饋信號反饋給變頻器的控制端，在變頻器內部進行PID調節以改變輸出頻率；另一種是用外部的PID調節器將給定量與反饋量比較後輸出給變頻器加到控制端子作為控制信號。總之，變頻器的PID控制是與感測器元件構成的一個閉環控制系統，可以實現對被控制量的自動調節。
PID就是比例微分積分控制，是一種閉環控制。它將偏差比的比例、積分和微分通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制。
1．基本PID控制框圖
如圖1所示為基本PID控制框圖。
圖1 基本PID控制框圖
2．PID控制概述
在工藝生產和機械設備的自動控制中，一般PID操作不單獨作用，即P（增益）、I（積分時間）、D（微分時間）不單獨使用。常使用PI控制、PD控制和PID控制等組合控制方式。
1) PI控制
僅用P動作控制，不能完全消除偏差。為了消除殘留偏差，一般採用增加I動作的P+I控制，即P和I運算之和。用PI控制時，能消除由改變目標值和經常的外來擾動等引起的偏差。但是I動作過強時，對快速變化偏差響應遲緩。對於有積分元件的負載系統，也可以單獨使用P動作控制。
2) PD控制
當發生偏差時，很快會產生比單獨D動作還要大的操作量，以抑制偏差的增加。當偏差減小，P動作的作用減小。若是控制對象含有積分元件負載的場合，僅P動作控制，有時由於此積分元件作用，系統會發生振蕩。在該場合，為使P動作的振蕩衰減和系統穩定，可用PD控制，即P和D運算之和。換言之，PD控制適用於過程本身沒有制動作用的負載。
3) PID控制
PID控制是利用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，可獲得無偏差、精度高和系統穩定的控制過程。
(1)負作用：當偏差X（目標值一測定值）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負作用如圖2所示。
圖2 PID負作用示意圖
(2)正作用：當偏差X（目標值-測定值）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正作用如圖3所示。
圖3 PID正作用示意圖
3．反饋信號的接入方法
變頻器反饋信號的接人方法有兩種，即給定輸入法和獨立輸入法。
(1)給定輸入法：變頻器在使用PID功能時，將感測器測得的反饋信號直接接到給定信號端，其目標信號由鍵盤給定。
(2)獨立輸入法：變頻器專門配置了獨立的反饋信號輸入端，有的變頻器還為感測器配置了電源，其目標值可以由鍵盤給定，也可以由指定輸入端輸入。
4．PID調節功能的預置
1)預置PID調節功能
預置的內容是變頻器的PID調節功能是否有效。變頻器的PID調節功能有效後，其加/減速過程將完全取決於由P、I、D數據決定的動態響應過程，而原來預置的「加速時間」和「減速時間」將不再起作用。
2)目標值的預置
PID調節的根本依據是反饋量與目標量之間進行比較的結果。因此，準確地預置目標值是很重要的，主要有以下兩個方面。
(1)面板輸入式：只需通過鍵盤輸入目標值即可。目標值通常是被測量實際大小與感測器量程之比的百分數。例如，空氣壓縮機要求的壓力（目標壓力）為6MPa，所用壓力表的量程是0～10Mpa，則目標值為60%。
(2)外部給定式：由外接電位器進行預置，調節較方便。
5．變頻器按P、I、D調節規律運行時的特點
(1)變頻器的輸入頻率只根據實際數值與目標值的比較結果進行調整，與被控量之間無對應關係。
(2)變頻器的輸出頻率始終處於調整狀態，其數值常不穩定。
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