在企業(yè)生產(chǎn)中，往往需要有穩(wěn)定的壓力、溫度、流量、液位或轉(zhuǎn)速，作為保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、滿足工藝要求的前提，這時(shí)就要用到變頻器的pid控制功能。pid控制在生產(chǎn)過(guò)程中是一種普遍采用的控制方式，在機(jī)電、冶金、機(jī)械、化工等行業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。
通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)pid控制有兩種情況：一種是變頻器內(nèi)置pid控制功能，給定信號(hào)通過(guò)變頻器的鍵盤面板或端子輸入，反饋信號(hào)反饋給變頻器的控制端，在變頻器內(nèi)部進(jìn)行pid調(diào)節(jié)以改變輸出頻率；另一種是用外部的pid調(diào)節(jié)器將給定量與反饋量比較后輸出給變頻器加到控制端子作為控制信號(hào)?？傊?，變頻器的pid控制是與傳感器元件構(gòu)成的一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控制量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
pid就是比例微分積分控制，是一種閉環(huán)控制。它將偏差比的比例、積分和微分通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)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(chǎn)和機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)控制中，一般pid操作不單獨(dú)作用，即p（增益）、i（積分時(shí)間）、d（微分時(shí)間）不單獨(dú)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(dòng)作控制，不能完全消除偏差。為了消除殘留偏差，一般采用增加i動(dòng)作的p+i控制，即p和i運(yùn)算之和。用pi控制時(shí)，能消除由改變目標(biāo)值和經(jīng)常的外來(lái)擾動(dòng)等引起的偏差。但是i動(dòng)作過(guò)強(qiáng)時(shí)，對(duì)快速變化偏差響應(yīng)遲緩。對(duì)于有積分元件的負(fù)載系統(tǒng)，也可以單獨(dú)使用p動(dòng)作控制。
2) pd控制
當(dāng)發(fā)生偏差時(shí)，很快會(huì)產(chǎn)生比單獨(dú)d動(dòng)作還要大的操作量，以抑制偏差的增加。當(dāng)偏差減小，p動(dòng)作的作用減小。若是控制對(duì)象含有積分元件負(fù)載的場(chǎng)合，僅p動(dòng)作控制，有時(shí)由于此積分元件作用，系統(tǒng)會(huì)發(fā)生振蕩。在該場(chǎng)合，為使p動(dòng)作的振蕩衰減和系統(tǒng)穩(wěn)定，可用pd控制，即p和d運(yùn)算之和。換言之，pd控制適用于過(guò)程本身沒有制動(dòng)作用的負(fù)載。
3) pid控制
pid控制是利用pi控制和pd控制的優(yōu)點(diǎn)組合成的控制。pid運(yùn)算是p、i和d三個(gè)運(yùn)算的總和，可獲得無(wú)偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過(guò)程。
(1)負(fù)作用：當(dāng)偏差x（目標(biāo)值一測(cè)定值）為正時(shí)，增加執(zhí)行量（輸出頻率）；如果偏差為負(fù)，則減小執(zhí)行量。pid負(fù)作用如圖2所示。
圖2 pid負(fù)作用示意圖
(2)正作用：當(dāng)偏差x（目標(biāo)值-測(cè)定值）為負(fù)時(shí)，增加執(zhí)行量（輸出頻率）；如果偏差為正，則減小執(zhí)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(hào)的接入方法
變頻器反饋信號(hào)的接人方法有兩種，即給定輸入法和獨(dú)立輸入法。
(1)給定輸入法：變頻器在使用pid功能時(shí)，將傳感器測(cè)得的反饋信號(hào)直接接到給定信號(hào)端，其目標(biāo)信號(hào)由鍵盤給定。
(2)獨(dú)立輸入法：變頻器專門配置了獨(dú)立的反饋信號(hào)輸入端，有的變頻器還為傳感器配置了電源，其目標(biāo)值可以由鍵盤給定，也可以由指定輸入端輸入。
4．pid調(diào)節(jié)功能的預(yù)置
1)預(yù)置pid調(diào)節(jié)功能
預(yù)置的內(nèi)容是變頻器的pid調(diào)節(jié)功能是否有效。變頻器的pid調(diào)節(jié)功能有效后，其加/減速過(guò)程將完全取決于由p、i、d數(shù)據(jù)決定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程，而原來(lái)預(yù)置的“加速時(shí)間”和“減速時(shí)間”將不再起作用。
2)目標(biāo)值的預(yù)置
pid調(diào)節(jié)的根本依據(jù)是反饋量與目標(biāo)量之間進(jìn)行比較的結(jié)果。因此，準(zhǔn)確地預(yù)置目標(biāo)值是很重要的，主要有以下兩個(gè)方面。
(1)面板輸入式：只需通過(guò)鍵盤輸入目標(biāo)值即可。目標(biāo)值通常是被測(cè)量實(shí)際大小與傳感器量程之比的百分?jǐn)?shù)。例如，空氣壓縮機(jī)要求的壓力（目標(biāo)壓力）為6mpa，所用壓力表的量程是0～10mpa，則目標(biāo)值為60%。
(2)外部給定式：由外接電位器進(jìn)行預(yù)置，調(diào)節(jié)較方便。
5．變頻器按p、i、d調(diào)節(jié)規(guī)律運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)
(1)變頻器的輸入頻率只根據(jù)實(shí)際數(shù)值與目標(biāo)值的比較結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，與被控量之間無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系。
(2)變頻器的輸出頻率始終處于調(diào)整狀態(tài)，其數(shù)值常不穩(wěn)定。