在閉環自動控制系統中，我們總是希望控制目标盡可能地接近理想值。實現這一目标的方法就是對控制後的物理量進行取樣，并将取樣值與控制目标值進行比較，然後根據比較的結果再次對被控物理量進行調整。既然希望被控物理量的實際值與控制目标無限接近，那麼我們取樣得到的誤差值就必然很小。這與期望的較高控制靈敏度要求相悖。為了提高控制與調節的靈敏度，PID控制技術将較小的誤差信号按照一定的比例進行放大，從而實現提高控制與調節的靈敏度的目的。這就是PID控制功能中的比例控制功能P。

誤差信号被放大後，變頻器的輸出頻率能夠快速得到調整，但由于傳動系統和控制電路都有慣性，當系統調整後的實際值已經與目标值極其接近甚至相等時，上述調整不能立即停止，形成過調整，即調過了頭，于是又反過來調整，再次在反方向上超調，形成振蕩，當然這也不是我們所期望的。

PID系統中的積分控制功能I就是為了消除系統振蕩而設置的。而微分控制D是根據偏差的變化率大小，提前給出一個相應的調節動作，從而縮短調節時間。

PID調節屬于閉環控制，是過程控制中應用得相當普遍的一種控制方式。PID控制是使控制系統的被控物理量能夠迅速而準确地盡可能接近控制目标的一種手段。

一、如何使PID控制功能有效

要實現閉環的PID控制功能，首先應将PID功能預置為有效。具體方法有如下兩種：一是通過變頻器的功能參數碼預置，例如艾默生TD3000變頻器，其功能參數F7.00是“閉環控制功能選擇”，将F7.00參數設為0時，則不選擇PID閉環控制功能；設為1時為選擇模拟閉環控制功能。二是由變頻器的外接多功能端子的狀态決定，例如富士G11S系列變頻器，如圖1所示，在多功能輸入端子X1～X9中任選一個，将功能碼E01～E09（與端子X1～X9相對應）預置為20，則該端子即具有決定PID控制是否有效的功能（功能碼E01～E09可設置0～35共36種不同的功能，如果将端子X1經E01設置為20，則端子X1與公共端子CM“ON”時無效，“OFF”時有效）。應注意的是，大部分變頻器兼有上述兩種預置方式，但有少數品牌的變頻器隻有其中的一種方式。

二、目标信号與反饋信号

欲使變頻系統中的某一個物理量穩定在預期的目标值上，變頻器的PID功能電路将反饋信号與目标信号不斷地進行比較，并根據比較結果來實時地調整輸出頻率和電動機的轉速。所以，變頻器的PID控制至少需要兩種控制信号：目标信号和反饋信号。這裡所說的目标信号是某物理量預期穩定值所對應的電信号，亦稱目标值或給定值；而該物理量通過傳感器測量到的實際值對應的電信号稱為反饋信号，亦稱反饋量或當前值。

三、目标信号的輸入通道與數值大小

實現變頻器的閉環控制，對于目标信号來說，有兩個問題需要解決，一是選擇将目标值（目标信号）傳送給變頻器的輸入通道，二是确定目标值的大小。對于第一個問題，各種變頻器大體上有如下兩種方案。一是自動轉換法，即變頻器預置PID功能有效時，其開環運行時的頻率給定功能自動轉為目标值給定，如表1中的安川CIMR-G7A與富士G11S變頻器。二是通道選擇法，如表1中的博世力士樂CVF-G3與格立特VF-10系列變頻器。

表1 變頻器目标值輸入通道舉例

第二個問題是确定目标值的大小。由于目标信号和反饋信号有時不是同一種物理量，難以進行直接比較，所以，大多數變頻器的目标信号都用傳感器量程的百分數來表示。例如，某儲氣罐的空氣壓力要求穩定在5MPa，壓力傳感器的量程為10Mpa，則與5Mpa對應的百分數為50%，目标值就是50%。

四、PID的反饋邏輯

所謂反饋邏輯，是指被控物理量經傳感器檢測到的反饋信号對變頻器輸出頻率的控制極性。例如中央空調系統在夏天制冷時，如果循環水回水溫度偏低，經溫度傳感器得到的反饋信号減小，說明房間溫度過低，從節約能源的角度考慮，可以降低變頻器的輸出頻率和電機轉速，減少冷水的流量。而冬天制熱時，如果回水溫度偏低，反饋信号減小，說明房間溫度低，要求提高變頻器輸出頻率和電機轉速，加大熱水的流量。由此可見，同樣是溫度偏低，反饋信号減小，但要求變頻器的頻率變化方向卻是相反的。這就是引入反饋邏輯的緣由。變頻器反饋邏輯的功能選擇舉例見表2。

表2 變頻器反饋邏輯功能選擇舉例

五、反饋信号輸入通道

通常變頻器都有若幹個反饋信号輸入通道，表3介紹了幾種變頻器的反饋信号輸入通道供參考。由表可見，海利普變頻器隻指定4～20mA的模拟量電流信号通道為唯一的反饋信号輸入通道，是一個例外。

表3 幾種變頻器反饋信号通道

六、PID參數值的預置與調整

一般在調試剛開始時，P可按中間偏大值預置，或者暫時默認出廠值，待設備運轉時再按實際情況細調。開始運行後如果被控物理量在目标值附近振蕩，首先加大積分時間I，如仍有振蕩，可适當減小比例增益P。被控物理量在發生變化後難以恢複，首先加大比例增益P，如果恢複仍較緩慢，可适當減小積分時間I，還可加大微分時間D。

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