怎样设置变频器的pID功能参数？

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变频器内置PID控制电路如图所示。其作用如下，被控参数的检测值(反馈量)与目标值(设定值)进行比较，e=XT-XF不为0时，就存在偏差，则通过PID的控制动作，力求使偏差最小，故其与常规的控制方法是一样的。PID控制为广大仪表工所熟悉，对于控制器而言，它的输入信号是测量值X(或称为被控参数)与给定值X0的偏差e，习惯上，e=X-X0，并约定：e＞0，称为正偏差；e＜0，称为负偏差。

                              
变频器内置PID控制电路原理放图
对大多数变频器而言，常将给定信号称为目标信号或目标值，用字母XT来表示，实际其等同于常规控制系统的给定值。其将被控参数称为反馈信号或当前值，用字母XF来表示，实际上其等同于常规控制系统的测量值。在变频器的说明书中将该信号的接入端子称为反馈输入端。这样变频器内置PID控制的输入信号是目标值XT与当前值XF的偏差XG，即XG=Kp (XT-XF ) ，式中XG为频率给定信号；Kp为比例增益。这跟常规控制系统的比例放大是一样的，即将(XT-XF)放大Kp倍作为频率给定信号。其如图2所示。显然，当放大器的比例增益Kp足够大时，反馈的动态特性决定了变频器内置PID控制装置的控制规律。较大的比例增益Kp可提高控制装置对小偏差的灵敏度(e=XT-XF)，从而可提高频率控制的精度，即(XT-XF)的差值越小，XF越接近XT，但比例控制存在静态偏差，也是比例作用效果的根本特点，所以比例控制也叫有差控制。只是比例增益越大余差越小而已，不可能为零，但如果比例增益太大，系统过于灵敏，则会使变频器的输出频率大幅波动而产生振荡，这是不希望的。为了克服余差和避免系统振荡，所以就要使用积分控制。

积分控制的目的是消除余差，它通过对偏差的积分来校正变频器的输出频率，也就是过去的偏差进行累积来实现最终的零偏差；只要偏差不消除积分就不停止，从而有效消除了余差。积分增益的大小决定了多长时间对偏差积分一次，积分增益的倒数就称为积分时间S。

微分控制D，其作用与传统控制系统是一样的，主要是解决滞后问题。即其是根据偏差变化率的大小，提前给出一个相应的控制动作，以缩短控制动作时间，能较快调整变频器的输出频率。微分增益的大小决定了多长时间对偏差微分一次，大多变频器用的是微分时间SD，已有用微分增益KD的。由于微分控制属于敏感控制，有可能会对有用信号外的噪声响应，因此流量、压力控制都不使用微分控制。

变频器产品型号繁多，对于内置P1D控制的术语称谓不统一，由于变频器对PID参数的称谓与常规控制系统有所不同，这样就会造成使用者在理解和设定参数时无所适从，在理解变频器PID参数时可能会产生误解。因此，现将变频器说明书中对PID控制参数的称谓列举如下，供参考和比较。

比例(P)功能。有称为：PID输出增益、PID增益、比例常数(0-1000%)、比例增益(0.0-100)、比例P增益(0-999.9%)、比例值增益(0-5.0)等。
积分(I)功能。有称为：PID积分时间、积分时间常数(1.0-100.Os)、积分作用范围、积分时间常数、积分时间(0.1-3600ID.Os)、PID积分增益等。
微分(D)功能。有称为：PID微分时间、PID控制器微分时间、微分时间、微分时间常数、微分增益(0.0-5.0)等。

上述括号中的数字是部分变频器的数值设定范围例子，从中可见各型变频器的PID参数称谓是很不统一的，所以在设定PID参数前应阅读所使用变频器的说明书，按其说明进行设定。但只要掌握了PID各参数的作用，在实际的参数整定中，不管其如何标注还是有规律可循的，知道了各参数增大、减小的作用及方向，也就可进行参数整定工作了。

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在投用变频器PID控制功能时，对变频器PID参数整定可按以下方法进行。

1、先用纯比例作用进行投运
即把积分I和微分D关闭了。先把比例增益设定为较小值，并观察变频器的输出频率变化及测量参数的变化情况，对比例增益进行调整时，可逐渐加大比例增益值，当系统波动大发生等幅振荡时，记录此时的比例增益值，设定比例增益为记录值的0.6-0.8。在此基础上对比例增益进行微调，经几次调整以使系统稳定在允许范围内。调试的关键是怎样来判断等幅振荡，比例作用很强时，振荡是正弦波形，且振荡周期是有规律的，这是判断的依据。

2、在比例作用的基础上加入积分作用
积分作用和比例作用是相互关联的，当比例作用增强时，积分作用也会随着增强，比例作用减弱时，积分作用也会随之减弱，积分作用配合比例作用，目的是消除余差。

加入积分作用前，把积分时间设定为最大值或较大值，把调好的比例增益值再调大1倍，然后将积分时间从大到小进行改变，以得到较满意的控制曲线，在此积分时间下再改变比例增益，看控制效果是否变好，如果变好再按同方向改变比例增益，反之，则减小比例增益并改变积分时间，再观察系统控制曲线，反复调试几次就可得到满意的积分时间和比例增益了。如果系统稳定性不够理想，可试将比例增益和积分时间适当加大一点。

3、按需要决定是否使用微分作用
压力、流量控制系统可以不用微分作用，所以微分时间（微分增益）一般不用设定，为0即可。但温度控制由于温度参数的滞后性，就要使用微分作用来提高控制质量了。如有需要进行设定即可，投用时可先将微分时间设定为较小值，然后逐渐加大，同时观察系统控制曲线的变化，如果曲线响应较慢可适当加大微分时间，如果曲线不稳定则可能是微分时间大了，可适当减少之，加大比例增益也可加快曲线的响应速度，可与微分作用配合调试。

4、关于系统的振荡问题
在变频器PID参数整定中，怎样来判断系统是否存在振荡现象，这要通过观察，但要注意的是，有无振荡现象不能以变频器的输出频率来判断，而是要看被控参数的变化，如对于恒压供水控制系统，是观察供水总管的水压波动来判断是否有振荡现象。而变频器的输出频率随着工况的变化而波动是正常的，不能把两者的波动状况搞混淆了，而导致整定参数越调越乱。
                                    
5、PID参数整定小技巧
①测量（反馈）信号反应过程过慢，如测量（反馈）信号增大或减小后，不能及时回复到给定值，可先减小滤波时间，如果变频器有采样周期设定的，可试改变采样时间。必要时应增大比例增益或减小积分时间。
②测量（反馈）值与给定（目标）值不能相等时，可试减少积分时间，减少积分时间后如有振荡或不稳定现象，说明积分时间减得太多，可再适当增大积分时间。
③系统反应灵敏，但是波动大且不稳定时，可试把比例增益减小。对于温度控制系统则可能是微分增益太大了，可试减少之。

6、关于变频器内置PID的自整定功能
有的变频器内置PID具有自整定功能。如西门子的MM440变频器就有PID 参数自整定功能，其是按Ziegler Nichols标准，根据系统的开环特性来确定控制器比例增益系数和积分时闻。MM440对PID参数进行自整定时，是以阶跃响应的超调和响应时间为依据的，通过选择不同的命令源来设定不同积分、微分系数和比例增益的大小。要使用自整定功能，则要通过设定来选择。还要对自整定延迟时间、自整定的偏差等有关参数进行设定，通过相应的设定可使系统具有不同的超调和阻尼以改善控制质量。