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1、什么是pid控制器所谓PID控制，就是在一个闭环控制系统中，使被控物理量能够迅速而准确地无限接近于控制目标的一种手段。PID控制功能是变频器应用技术的重要领域之一，也是变频器发挥其卓越效能的重要技术手段。变频调速产品的设计、运行、维护人员应该充分熟悉并掌握PID控制的基本理论。PID控制简介目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输
2、出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器(仪表)已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligentregulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程
3、控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现PID控制功能的控制器，如Rockwell的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。PID调试步骤没有一种控制算法比PID调节规律更有效、更方便的了。现在一些时髦点的调节器基本源自PID。甚至可以这样说：PID调节器是其它控制调节算法的吗。为什么PID应用如此广泛、又长久不衰？因为PID解决了自动控制理论所要解决的最基本问题，既系
4、统的稳定性、快速性和准确性。调节PID的参数，可实现在系统稳定的前提下，兼顾系统的带载能力和抗扰能力，同时，在PID调节器中引入积分项，系统增加了一个零积点，使之成为一阶或一阶以上的系统，这样系统阶跃响应的稳态误差就为零。由于自动控制系统被控对象的千差万别，PID的参数也必须随之变化，以满足系统的性能要求。这就给使用者带来相当的麻烦，特别是对初学者。下面简单介绍一下调试PID参数的一般步骤：1负反馈自动控制理论也被称为负反馈控制理论。首先检查系统接线，确定系统的反馈为负反馈。例如电机调速系统，输入信号为正，要求电机正转时，反馈信号也为正（PID算法时，误差=输入-反馈），同时电机转速越高，反馈
5、信号越大。其余系统同此方法。2PID调试一般原则a. 在输出不振荡时，增大比例增益P。b. 在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。c. 在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。3一般步骤a. 确定比例增益P确定比例增益P时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=O、Td=0（具体见PID的参数设定说明），使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%70%，由0逐渐加大比例增益P,直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%70%。比例增益P调试完成。b. 确定积分时间常数Ti比例增益P确
6、定后，设定一个较大的积分时间常数Ti的初值，然后逐渐减小Ti,直至系统出现振荡，之后在反过来，逐渐加大Ti,直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150%180%。积分时间常数Ti调试完成。c. 确定积分时间常数Td积分时间常数Td一般不用设定，为0即可。若要设定，与确定P和Ti的方法相同，取不振荡时的30%。d. 系统空载、带载联调，再对PID参数进行微调，直至满足要求。PID控制的实现1PID的反馈逻辑各种变频器的反馈逻辑称谓各不相同，甚至有类似的称谓而含义相反的情形。系统设计时应以所选用变频器的说明书介绍为准。所谓反馈逻辑，是指被控物理量经传感器检测到的
7、反馈信号对变频器输出频率的控制极性。例如中央空调系统中，用回水温度控制调节变频器的输出频率和水泵电机的转速。冬天制热时，如果回水温度偏低，反馈信号减小，说明房间温度低，要求提高变频器输出频率和电机转速，加大热水的流量；而夏天制冷时，如果回水温度偏低，反馈信号减小，说明房间温度过低，可以降低变频器的输出频率和电机转速减少冷水的流量。由上可见，同样是温度偏低，反馈信号减小，但要求变频器的频率变化方向却是相反的。这就是引入反馈逻辑的原由。几种变频器反馈逻辑的功能选择见表1。功皑吉文疏砧码跤含必衣川CIMR-G7Ah5-W迭卄卩血的肌肌嘴出为止特性临反tft”hPID输氐特性1正反備1HIS9IXPI
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9、30mA:2b1SS+VF；CM為外按編于汕心列SFCX2.I&F【痊剧寄真际績3、仏实陌爼1：h实际徒“：尢吧血2諾；实薛悄1-实齢值乙3；真岸伯蛀史脯俏22 打开PID功能要实现闭环的PID控制功能，首先应将PID功能预置为有效。具体方法有两种：一是通过变频器的功能参数码预置，例如，康沃CVF-G2系列变频器，将参数H-48设为O时，则无PID功能；设为1时为普通PID控制；设为2时为恒压供水PID。二是由变频器的外接多功能端子的状态决定。例如安川CIMR-G7A系列变频器，如图1所示，在多功能输入端子Sl-S10中任选一个，将功能码H1-01Hl-10（与端子S1-S10相对应）预置为1
10、9,则该端子即具有决定PI）控制是否有效的功能，该端子与公共端子SC“ON”时无效，“OFF”时有效。应注意的是大部分变频器兼有上述两种预置方式，但有少数品牌的变频器只有其中的一种方式。在一些控制要求不十分严格的系统中，有时仅使用PI控制功能、不启动D功能就能满足需要，这样的系统调试过程比较简单。3 目标信号与反馈信号欲使变频系统中的某一个物理量稳定在预期的目标值上，变频器的PID功能电路将反馈信号与目标信号不断地进行比较，并根据比较结果来实时地调整输出频率和电动机的转速。所以，变频器的PID控制至少需要两种控制信号：目标信号和反馈信号。这里所说的目标信号是某物理量预期稳定值所对应的电信号，亦
11、称目标值或给定值；而该物理量通过传感器测量到的实际值对应的电信号称为反馈信号，亦称反馈量或当前值。PID控制的功能示意图见图2。图中有一个PID开关。可通过变频器的功能参数设置使PID功能有效或无效。PID功能有效时，由PID电路决定运行频率；PID功能无效时，由频率设定信号决定运行频率。PID开关、动作选择开关和反馈信号切换开关均由功能参数的设置决定其工作状态。4 目标值给定如何将目标值（目标信号）的命令信息传送给变频器，各种变频器选择了不同的方法，而归结起来大体上有如下两种方案：一是自动转换法，即变频器预置PID功能有效时，其开环运行时的频率给定功能自动转为目标值给定如表2中的安川CIMR
12、-G7A与富士P11S变频器。二是通道选择法，如表2中的康沃CVF-G2、森兰SB12和普传P17000系列变频器。S从HI-QI-口H|lfl器從耳510肋徊Kg亦功能间KSHJt含义-安川CrMK-G7At-5-OIbL-01透!*P11)功能足否冇垃当逮过帖叶选悴卜啊功fra忏爺时肘-Vi的鈴顶頻奉賭定通道剧料为口标忸输人通泊PL1SH2O芒弈:P1D功砸iSilHSOA样卩I卩功植亦致时，口凤恆禽：已按-H)】龜宰设犹r选埠的囲逼扁人St决CVF-G2HM9flr血斎顾斑71屁虑EC平迓丄总卜西昭斥惜兮1(4KW：3；炸冊电H：L.S2(-10-IOVJsW电配皆号;矢外鬧雎冲情号；f
13、iiHSISS按口理宅县兰SHI2f47曰豔维定方式山面；1-nVRF=2?bW勒Fi.m宦普悻艸7000P03给蚩苗号6；外推轴百吐；0-20血占山襌锭娴fl2：j-3ftnA：2:?t-ia-fV2；0-lflV;3；i3ttAi4：aSJ81rtAt5:fiL电代Hi第疋42几抻養頰18的目卑值热定功總察奴码出厂加设宅魁注秆PII6护选样即2啓夏出厂直TO)00HLWismmsiestPQ31過定据帝0.00XIr片h；号,xx旳回水骨盘1电浚宦怕Pl0.OTZ0然压最低远将频卑咖P!D悴駁半吕：0PJDiEfl：P9900iL.;JAfl-5VP100比例灌毎P3050临妁Ifl战PM
14、邊疋Hi的巾问旧砂曲翊时间11秒时问PI03円n罡冷段抵最丸低1阳汨电馆密奋鱼程匕旳PI(M阳Q卩瞬-诩领卡痕氏fl1锁+譯至卜龜封堆齿应怯4赛啊中变麵H戡吆以上介绍了目标信号的输入通道，接着要确定目标值的大小。由于目标信号和反馈信号通常不是同一种物理量。难以进行直接比较，所以，大多数变频器的目标信号都用传感器量程的百分数来表示。例如，某储气罐的空气压力要求稳定在12MPa，压力传感器的量程为2MPa，则与12MPa对应的百分数为60，目标值就是60。而有的变频器的参数列表中，有与传感器量程上下限值对应的参数，例如富士P11S变频器，将参数E40(显示系数A)设为2，即压力传感器的量程上限2M
15、Pa：参数E41(显示系数B)设为0，即量程下限为0，则目标值为12。即压力稳定值为12MPa。目标值即是预期稳定值的绝对值。5 反馈信号的连接各种变频器都有若干个频率给定输入端，在这些输入端子中，如果已经确定一个为目标信号的输入通道，则其他输入端子均可作为反馈信号的输入端。可通过相应的功能参数码选择其中的一个使用。比较典型的几种变频器反馈信号通道选择见表3。6 P、I、D参数的预置与调整(1)比例增益P变频器的PID功能是利用目标信号和反馈信号的差值来调节输出频率的，一方面，我们希望目标信号和反馈信号无限接近，即差值很小，从而满足调节的精度：另一方面，我们又希望调节信号具有一定的幅度，以保证调节的
