变频恒压供水系统的PID控制原理

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PID控制又称比例微积分控制，是一种闭环控制。下面以图所示的恒压供水系统来说明PID控制原理。

图 恒压供水系统

    电动机驱动水泵将水抽入水池，水池中的水除了经出水口提供用水外，还经阀门送到压力传感器，传感器将水压大小转换成相应的电信号X,，Xf反馈到比较器与给定信号Xi进行比较，得到偏差信号△X（△X=Xi-Xf）。

    若△X>O，表明水压小于给定值，偏差信号经PID处理得到控制信号，控制变频器驱动回路，使之输出频率上升，电动机转速加快，水泵抽水量增多，水压增大。

    若△X<O，表明水压大于给定值，偏差信号经PID处理得到控制信号，控制变频器驱动回路，使之输出频率下降，电动机转速变慢，水泵抽水量减少，水压下降。

    若△X=O，表明水压等于给定值，偏差信号经PID处理得到控制信号，控制变频器驱动回路，使之输出频率不变，电动机转速不变，水泵抽水量不变，水压不变。

    控制回路的滞后性，会使水压值总与给定值有偏差。例如当用水量增多水压下降时，电路需要对有关信号进行处理，再控制电动机转速变快，提高水泵抽水量，从压力传感器检测到水压下降到控制电动机转速加快，提高抽水量，恢复水压需要一定时间。通过提高电动机转速恢复水压后，系统又要将电动机转速调回正常值，这也要一定时间，在这段回调时间内水泵抽水量会偏多，导致水压又增大，又需进行反调。这样的结果是水池水压会在给定值上下波动（振荡），即水压不稳定。

    采用了PID处理可以有效减小控制环路滞后和过调问题（无法彻底消除）。PID包括P处理、I处理和D处理。P（比例）处理是将偏差信号△X按比例放大，提高控制的灵敏度；I（积分）处理是对偏差信号进行积分处理，缓解P处理比例放大量过大引起的超调和振荡；D（微分）处理是对偏差信号进行微分处理，以提高控制的迅速性。

王栋春

好资料  复习了