?。?)PI控制
PI控制是由比例控制(P)和積分控制(I)組合成的,根據(jù)偏差及時間變化產(chǎn)生一個執(zhí)行量。PI運算是P運算和I運算之和。
?。?)PD控制
PD控制是由比例控制(P)和微分控制(D)組合成的,根據(jù)改變動態(tài)特性的偏差速率產(chǎn)生一個執(zhí)行量。PD運算是P運算和D運算之和。
(3)PID控制
利用PI控制和PD控制的優(yōu)點組合成的控制。PID運算是P、I和D三個運算的總和。
?。?)負作用
當偏差x(x=設(shè)定值-反饋量)為正時,增加執(zhí)行量(輸出頻率),如果偏差為負,則減小執(zhí)行量。PID的負作用如圖6-5所示。
?。?)正作用
當偏差x(x=設(shè)定值-反饋量)為負時,增加執(zhí)行量(輸出頻率),如果偏差為正,則減小執(zhí)行量。PID的正作用如圖6-6所示。
Kp-比例常數(shù);Ti-積分時間;s-演算子;Td-微分時間
變頻器的PID控制功能
?。?)比較與判斷功能
首先為PID調(diào)節(jié)器給定一個電信號xt,該給定電信號對應(yīng)著系統(tǒng)的給定壓力pp,當壓力傳感器將供水系統(tǒng)的實際壓力px轉(zhuǎn)變成電信號(即xf),送回PID調(diào)節(jié)器的輸入端時,調(diào)節(jié)器首先將它與壓力給定電信號xt相比較,得到的偏差信號為△x,即:
△x=xt-xf
△x》0:給定值大于供水壓力,在這種情況下,水泵應(yīng)升速?!鱴越大,水泵的升速幅度越大。
△x《0:給定值小于供水壓力,在這種情況下,水泵應(yīng)降速。|△x|越大,水泵的降速幅度越大。
如果△x的值很小,可能反應(yīng)就不夠靈敏。另外,不管控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)多么好也不可能完全消除靜差。這里的靜差是指△x的值不可能完全降到0,而始終有一個很小的差值存在,從而使控制系統(tǒng)出現(xiàn)了誤差。
為了增大控制的靈敏度,引入了P功能。
?。?)P(比例)功能
P功能就是將△x的值按比例進行放大(放大P倍),這樣盡管△x的值很小,經(jīng)放大后再來調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速也會比較準確而迅速。放大后,△x的值大大增加,靜差s在△x中占的比例也相對減少,從而使控制的靈敏度增大,誤差減小。
那么P值的大小對控制系統(tǒng)有何影響呢?如果P值設(shè)得過大,△x的值變得很大,供水系統(tǒng)的實際壓力px調(diào)整到給定值pp的速度必定很快。但由于拖動系統(tǒng)的慣性原因,很容易發(fā)生px》pp的情況,這種現(xiàn)象稱為超調(diào)。于是控制又必須反方向調(diào)節(jié),這樣就會使系統(tǒng)的實際壓力在給定值(恒壓值)pp附近來回振蕩,如圖7-14(b)所示。
分析產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象的原因:主要是加、減速過程都太快的緣故,為了緩解因P功能給定過大而引起的超調(diào)振蕩,可以引入I功能。
?。?)I(積分)功能
I功能就是對偏差信號△x積分后再輸出,其作用是延長加速和減速的時間,以緩解因P(比例)功能設(shè)置過大而引起的超調(diào)。P功能與I功能結(jié)合,就是PI功能,圖7-14(c)就是經(jīng)PI調(diào)節(jié)后供水系統(tǒng)實際壓力px的變化波形。
從圖中看,盡管增加I功能后使得超調(diào)減少,避免了供水系統(tǒng)的壓力振蕩,但是也延長了供水壓力重新回到給定值pp的時間。為了克服上述缺陷,又增加了D功能。
(4)D(微分)功能
D功能就是對偏差信號△x取微分后再輸出。也就是說,當供水壓力px剛開始下降時,dpx/dt最大,此時△x的變化率最大,D輸出也就最大。此時水泵的轉(zhuǎn)速會突然增大一下。隨著水泵轉(zhuǎn)速的逐漸升高,供水壓力會逐漸恢復(fù),dPx/dt會逐漸減小,D的輸出會迅速衰減,供水系統(tǒng)又呈現(xiàn)PI調(diào)節(jié)。