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1、1日立变频调速器日立变频调速器PIDPID 控制控制 用户指南用户指南株式会社株式会社 日立产机系统日立产机系统阅读之后请妥善保存备索2.目录目录1. 概述概述 32. SJ100/L100/L300P/SJ300 系列变频器系列变频器 PID 控制控制 32-1 PID 控制 3(1) P: 比例控制 4 (2) I : 积分控制 5(3) D: 微分控制 5(4) PID 控制 52-2 PID 增益调整 & 控制特性 63应用应用 73-1 结构 & 参数 7 (1) 控制模式 7(2) 参数 7(3) 微分计算 8(4) 目标值输入 8(5) 反馈输入 & PID 控制范围设定 8(6
2、) 比例变换 9 3-2 PID 控制参数综述 93-3 设定举例 11(1) 频率控制模式下的参数设定 11(2) PID 设定 (目标值&设定值) 11(3) 比例变换常数设定 12(4) 由数字输入信号设定目标值 12(5) PID 模式选择 123-4 各增益调整的示例( Kp&Ti) 13(1) 比例增益调整(Kp) 13(2) 积分时间调整(Ti) & Kp 的再次调整 133-5 注意事项 134. 实际应用示例实际应用示例 144-1 恒流量控制 144-2 恒温控制 1531概述概述SJ100/L100/SJ300/L300P 系列变频器具有内置 PID 控制功能.可用于风机
3、&泵类应用的恒流量控制等，PID 控制具有如下特点:目标值目标值不但可通过数字操作器给定而且可通过外部数字信号给定(多段速方式：可设定 16 个不同的目标值).另外，也可通过模拟量输入信号设定(010V,420mA).反馈信号反馈信号可通过模拟电压输入 ( 010V)或模拟电流输入信号(420mA)给定.对于反馈信号反馈信号，控制有效范围可单独定义。例如 05V,420mA 或其它.通过使用比例变换功能比例变换功能，可显示/设定气体流量，水的流量或温度等反馈值/目标值的实际值(物理量).请阅读本指南以正确使用 L100/SJ100/L300P/SJ300 具有的方便的 PID 功能。2/L10
4、0/L300P/SJ300 系列变频器系列变频器 PID 控制控制 2-1 PID 控制控制PID 控制中的“P”代表比例，“I”代表积分，“D”代表微分。这些控制的组合使用就叫 PID 控制。PID 控制广泛应用于不同领域，例如气体流量，液体流量，压力，温度等过程控制。它根据对目标值和反馈值的偏差的 PID 运算来控制变频器的输出频率。控制框图如下图 Fig.2-1 所示。Fig.2-1 PID 控制框图控制框图SJ100/L100/SJ300/L300P 系列变频器具有内置 PID 控制功能，如上图中方框内所示。目标值偏差 比例控制积分控制微分控制逆变器频率命令风机，泵类等负载电机传感器
5、& 变送器被控对象反馈( 流量，压力或温度等 )内置于 SJ100/L100/SJ300/L300P4可通过设定目标值和提供反馈信号的方式使用 PID 控制。下图 Fig.2-2 是一个风机应用中风量控制的连接框图。(1) P: 比例控制比例控制比例控制使得输出频率与偏差呈比例关系。偏差与输出频率(由%表示)之间的比值叫“ 比例增益”(Kp). 此参数由A071设定。Fig.2-3 表示了偏差与输出频率之间的关系。如果 Kp 的值设定的大，则系统对偏差变化的响应就快。但如果 Kp 设定过大，系统会变得不稳定。Fig.2-3 偏差与输出频率的关系偏差与输出频率的关系Fig.2-2 风量控制接线示
6、例风量控制接线示例目标值4 位数字输入信号变频器风机变送器（DC010V,420mA）反馈信号流量传感器电机最大频率输出频率(%)偏差（%）上图中输出频率的 100%相等于最大输出频率。参数A071中 Kp 的选择范围 是 0.25.0。5(2) I ：积分控制：积分控制积分控制通过对偏差的积分来校正输出频率。在比例控制的情况下，一个大的偏差将使输出频率有大的调整，如果偏差较小，则输出频率的调整也将变小。然而它不能使偏差为零。积分控制就可用来解决此问题。输出频率的积分校正通过对过去的偏差进行累积来实现最终的零偏差。积分积分增益增益(Ki)决定多久偏差被积分一次。积分增益的倒数就是积分时间常数积
7、分时间常数( Ti : Ti=1/Ki )(3) D：微分控制：微分控制微分控制通过对偏差的微分来校正输出频率。因为 P 控制基于目前的偏差，I 控制基于过去的偏差，因此控制系统经常出现时滞。微分控制就可用来解决此问题。输出频率的微分控制使输出频率与偏差的变化率呈比例关系。因此，当偏差变化较快时，D 控制将较快的调整输出频率。微分增益微分增益(Kd)决定偏差多久被微分一次。(4) PID 控制控制PID 控制是比例，积分，微分控制的组合。通过调整 P-增益，I-增益，D-增益三个参数可获得最佳控制。通过 P-控制可实现没有冲击的平滑控制；通过 I-控制可校正稳态偏差；通过 D-控制可实现对突来
8、扰动(可影响反馈值)的快速响应。P-控制可抑制大的偏差。I-控制可校正小的偏差。(注) 因为 D-控制是基于对偏差的微分，故它是非常敏感的控制。因此它可能对外部的信号或噪声有反应。D-控制对流量，压力，和温度等过程控制一般情况下是不 必要的。2-2 PID 增益调整增益调整 & 控制特性控制特性积分时间常数的设定范围是 0.5150s. 当设定为“0.0”秒时积分控制无效微分增益 Kd 的设定范围是 0100. 增益是(Fmax/10)*A074的设定值对偏差变化率6PID 的最佳增益值因系统和条件的不同而不同。也就是说必须依据不同系统状况来设定这些参数。下面的特性是一个好的 PID 控制系统必须具备的。 性能稳定 响应快速 稳态误差小调整 Kp,Ti,Kd 各参数可使系统工作在稳定性能区域。通常，当增大增益( Kp,Ki,Kd )( = 减小积分时间：Ti)时，可获得快速响应。但如果增大的过大控制将变得不稳定，因为反馈值是连续地增加和减少的，这将导致控制的振荡。最坏情况下，将导致系统处于发散状态。（参考 Fig.2-4）下面是调整个参数的步骤：(1) 改变目标值之后 响应慢 - 增大 P-增益( Kp)响应快但不稳定 - 减小 P-增益( Kp)(2) 目标值与反馈值
