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变频调速的PID调节功能

来源:艾特贸易网 www.aitmy.com2017-06-05

简介1 .问题的提出。上述工作过程存在着一个矛盾:一方面,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

    1.问题的提出。上述工作过程存在着一个矛盾:一方面,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fx又是由XTXF相减的结果来决定的。可以想像,如果把(XT-XF)直接作为给定信号XG的话,系统将是无法工作的。    2.比例(P)环节。解决上述矛盾的方法是将(XT-XF)进行放大后再作为频率给定信号,即    XG=Kp(XT-XF)式中Kp-比例增益(即放大倍数)。    上述关系如图7-18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。显然,Kp越大,则    XT-XF=XG/Kp越小,XF越接近于XT,如图7-20a所示。
比例放大前后各量间的关系
    7-18    比例放大前后各量间的关系    这里,XF只能是无限接近于XT,却不能等于XT。就是说,XFXT之间总会有一个差值,通常称为静差,用ε表示。静差值应该越小越好。    显然,比例增益Kp越大,静差ε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7-19所示。
比例增益与比例带
    7-19    比例增益与比例带    a)输出与输入的比例关系b)比例带的概念    由图7-19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7-20b所示。
P、I、D的综合作用示意图
    7-20    PID的综合作用示意图    a)P调节b)振荡现象cPI调节dPID调节    3.积分(I)环节。引入积分环节的目的是:    (1)使给定信号XG的变化与乘积KpXT-XF)对时间的积分成正比。意思是说,尽管KpXT-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-XF0),积分就不停止,从而能有效地消除静差,如图7-20c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。    4.微分(D)环节。微分环节的作用是:可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,如图7-20d所示。