變頻器常見故障及ID調(diào)節(jié)課程課件三

變頻器的PID調(diào)節(jié)PID是比例,積分,微分的縮寫

比例調(diào)節(jié)作用：.

比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差,系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差,比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少

偏差。比例作用大,可以加快調(diào)節(jié),減少誤差,但是過大的比例,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降,甚至造成系統(tǒng)的

不穩(wěn)定。

積分調(diào)節(jié)作用：積分調(diào)節(jié)作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差,提高無差度。因為有誤差,積分調(diào)節(jié)就進行,直至無差,積分

調(diào)節(jié)停止,積分調(diào)節(jié)輸出一常值。積分作用的強弱取決與積分時間常數(shù)Ti,Ti越小,積分作用就越強。反

之Ti大則積分作用弱,加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降,動態(tài)響應(yīng)變慢。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律

結(jié)合,組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。

微分調(diào)節(jié)作用：微分調(diào)節(jié)作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率,具有預(yù)見性,能預(yù)見偏差變化的趨勢,因此能產(chǎn)

生超前的控制作用,在偏差還沒有形成之前,已被微分調(diào)節(jié)作用消除。因此,可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。

在微分時間選擇合適情況下,可以減少超調(diào),減少調(diào)節(jié)時間。微分作用對噪聲干擾有放大作用,因此過強

的加微分調(diào)節(jié),對系統(tǒng)抗干擾不利。此外,微分反應(yīng)的是變化率,而當(dāng)輸入沒有變化時,微分作用輸出為

零。微分作用不能單獨使用,需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合,組成PD或PID控制器。PID調(diào)節(jié)口訣

1.PID常用口訣:參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查，先是比例后積分，最后再把微分加，曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大，曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳，曲線偏離回復(fù)慢，積分時間往下降，曲線波動周期長，積分時間再加長，曲線振蕩頻率快，先把微分降下來，動差大來波動慢，微分時間應(yīng)加長，理想曲線兩個波，前高后低4比1，一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低

2.常用的PID參數(shù)整定方法

a)確定控制器參數(shù)

數(shù)字PID控制器控制參數(shù)的選擇，可按連續(xù)-時間PID參數(shù)整定方法進行。在選擇數(shù)字PID參數(shù)之前，首先應(yīng)該確定控制器結(jié)構(gòu)。對允許有靜差（或穩(wěn)態(tài)誤差）的系統(tǒng)，可以適當(dāng)選擇P或PD控制器，使穩(wěn)態(tài)誤差在允許的范圍內(nèi)。對必須消除穩(wěn)態(tài)誤差的系統(tǒng)，應(yīng)選擇包含積分控制的PI或PID控制器。一般來說，PI、PID和P控制器應(yīng)用較多。對于有滯后的對象,往往都加入微分控制。

b)選擇參數(shù)

控制器結(jié)構(gòu)確定后，即可開始選擇參數(shù)。參數(shù)的選擇，要根據(jù)受控對象的具體特性和對控制系統(tǒng)的性能要求進行。工程上，一般要求整個閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，對給定量的變化能迅速響應(yīng)并平滑跟蹤，超調(diào)量??；在不同干擾作用下，能保證被控量在給定值；當(dāng)環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化時，整個系統(tǒng)能保持穩(wěn)定，等等。這些要求，對控制系統(tǒng)自身性能來說，有些是矛盾的。我們必須滿足主要的方面的要求，兼顧其他方面，適當(dāng)?shù)卣壑蕴幚?。PID控制器的參數(shù)整定，可以不依賴于受控對象的數(shù)學(xué)模型。工程上，PID控制器的參數(shù)常常是通過實驗來確定，通過試湊，或者通過實驗經(jīng)驗公式來確定。常用的方法：一、實驗湊試法:

實驗湊試法是通過閉環(huán)運行或模擬，觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，然后根據(jù)各參數(shù)對系統(tǒng)的影響，反復(fù)湊試參數(shù)，直至出現(xiàn)滿意的響應(yīng)，從而確定PID控制參數(shù)。整定步驟:實驗湊試法的整定步驟為"先比例，再積分，最后微分"。

（1）整定比例控制

將比例控制作用由小變到大，觀察各次響應(yīng)，直至得到反應(yīng)快、超調(diào)小的響應(yīng)曲線。

（2）整定積分環(huán)節(jié)

若在比例控制下穩(wěn)態(tài)誤差不能滿足要求，需加入積分控制。

先將步驟（1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來的50～80％，再將積分時間置一個較大值，觀測響應(yīng)曲線。然后減小積分時間，加大積分作用，并相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù)，反復(fù)試湊至得到較滿意的響應(yīng)，確定比例和積分的參數(shù)。

二、實驗經(jīng)驗法

實驗經(jīng)驗法調(diào)整PID參數(shù)的方法中較常用的是擴充臨界比例度法,其最大的優(yōu)點是，參數(shù)的整定不依賴受控對象的數(shù)學(xué)模型，直接在現(xiàn)場整定、簡單易行。擴充比例度法適用于有自平衡特性的受控對象，是對連續(xù)-時間PID控制器參數(shù)整定的臨界比例度法的擴充。擴充比例度法整定數(shù)字PID控制器參數(shù)的步驟是：（1）預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期TS。一般說TS應(yīng)小于受控對象純延遲時間的十分之一。

（2）用選定的TS使系統(tǒng)工作。這時去掉積分作用和微分作用，將控制選擇為純比例控制器，構(gòu)成閉環(huán)運行。逐漸減小比例度，即加大比例放大系數(shù)KP，直至系統(tǒng)對輸入的階躍信號的響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩（穩(wěn)定邊緣），將這時的比例放大系數(shù)記為Kr,臨界振蕩周期記為Tr。

（3）選擇控制度。控制度，就是以連續(xù)-時間PID控制器為基準(zhǔn)，將數(shù)字PID控制效果與之相比較。通常采用誤差平方積分作為控制效果的評價函數(shù)。定義控制度：采樣周期TS的長短會影響采樣-數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的品質(zhì)，同樣是最佳整定，采樣-數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)要低于連續(xù)-時間控制系統(tǒng)。因而，控制度總是大于1的，而且控制度越大，相應(yīng)的采樣-數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的品質(zhì)越差?？刂贫鹊倪x擇要從所設(shè)計的系統(tǒng)的控制品質(zhì)要求出發(fā)。

（4）查表確定參數(shù)。根據(jù)所選擇的控制度，查表，得出數(shù)字PID中相應(yīng)的參數(shù)TS,KP,TI和TD。

（5）運行與修正。將求得的各參數(shù)值加入PID控制器,閉環(huán)運行,觀察控制效果,并作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以獲得比較滿意的效果?，F(xiàn)在pid的整定方法基本上就是經(jīng)驗法，不過現(xiàn)在有很多論文等什么的都用自適應(yīng)整定的方法，不過都沒有實際波形，都是仿真出來，可信性不高，其實，一般的pid控制器只用到PI很少用D的，現(xiàn)場還是試湊法比較簡單，用的也較多。就兩個參數(shù)。附：

PID控制器參數(shù)的工程整定各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)以下可參照：

溫度T:P=20~60%,I=180~600s,D=3-180s壓力P:P=30~70%,I=24~180s,液位L:P=20~80%,I=60~300s,流量L:P=40~100%,I=6~60s。PID籍控制的傻原理和掉特點在工漠程實箱際中拳，應(yīng)匆用最駛為廣陣泛的卷調(diào)節(jié)棕器控頌制規(guī)跪律為吊比例平、積立分、飯微分懇控制倦，簡塊稱P早ID等控制魔，又便稱香PI蝕D調(diào)除節(jié)。鍛PI滋D控和制器暴問世呈至今折已有涉近7答0年乘歷史腳，它材以其蠶結(jié)構(gòu)喂簡單薄、穩(wěn)寶定性螞好、柴工作半可靠訂、調(diào)弟整方碰便而倘成為河工業(yè)煙控制羽的主狗要技輪術(shù)之爬一。敢當(dāng)被必控對侄象的泊結(jié)構(gòu)革和參用數(shù)不肌能完殊全掌饞握，拼或得祖不到治精確劫的數(shù)蘋學(xué)模厚型時側(cè)，控斤制理穴論的傍其它別技術(shù)象難以柜采用單時，京系統(tǒng)掛控制勞器的推結(jié)構(gòu)雞和參織數(shù)必悠須依窯靠經(jīng)緞驗和碰現(xiàn)場島調(diào)試隊來確待定，果這時禽應(yīng)用絲式PI距D控喝制技懲術(shù)最酒為方則便。勇即當(dāng)競我們辦不完恒全了乒解一切個系錢統(tǒng)和犯被控捏對象犯﹐或煙不能屆通過眼有效凝的測額量手抗段來泥獲得楚系統(tǒng)仿參數(shù)議時，菜最適梢合用語PI橫D控狂制技囑術(shù)。PI撲D控防制，攤實際遞中也背有P親I和狀PD辣控制謝。P預(yù)ID杯控制新器就拋是根暴據(jù)系林統(tǒng)的葡誤差碑，利魂用比塵例、億積分良、微衰分計司算出蛇控制灰量進富行控暢制的栽。比例凍（P柄）控由制缺比裙例控廟制是族一種貝最簡駁單的營控制鵲方式播。其房誠控制綿器的棋輸出劣與輸窮入誤如差信赤號成地比例迷關(guān)系稀。當(dāng)則僅有深比例蔽控制鄭時系兩統(tǒng)輸秩出存軍在穩(wěn)祥態(tài)誤錢差（歪St龜ea繡dy諒-s數(shù)ta借te藥e叛rr些or素）。積分閑（I頸）控號制許在擋積分秀控制補中，膽控制有器的黑輸出膏與輸究入誤粥差信囑號的貝積分渴成正腹比關(guān)廊系。示對一速個自婆動控母制系你統(tǒng)，犁如果紛在進呆入穩(wěn)邪態(tài)后粥存在糟穩(wěn)態(tài)營誤差襲，則屋稱這舅個控良制系里統(tǒng)是舊有穩(wěn)套態(tài)誤陷差的矛或簡創(chuàng)稱有惡差系風(fēng)統(tǒng)（叨Sy愛st暑em壘w中it深h嬸St位ea程dy縣-s芒ta倚te裙E后rr俗or知）。為了消衛(wèi)除穩(wěn)態(tài)孟誤差，雪在控制寒器中必睛須引入會"積分念項"。出積分項胖對誤差慮取決于猜時間的咐積分，燦隨著時啄間的增沈加，積港分項會許增大。悄這樣，陳即便誤凳差很小崇，積分葡項也會扇隨著時鼻間的增幸加而加擱大，它粒推動控他制器的歇輸出增繭大使穩(wěn)井態(tài)誤差憑進一步店減小，屆直到等寸于零。傘因此，嗽比例+飾積分(旋PI)雕控制器惜，可以謀使系統(tǒng)熔在進入洪穩(wěn)態(tài)后作無穩(wěn)態(tài)乖誤差。微分（抄D）控爬制回在微分灘控制中慰，控制架器的輸虹出與輸修入誤差崖信號的底微分（徐即誤差汁的變化壘率）成券正比關(guān)搭系。臨自動控爭制系統(tǒng)迫在克服瓦誤差的森調(diào)節(jié)過位程中可必能會出熔現(xiàn)振蕩晚甚至失隱穩(wěn)。其顆原因是這由于存插在有較族大慣性封組件（靠環(huán)節(jié)）妄或有滯款后(d姥ela炭y)組序件，具陷有抑制休誤差的患作用，贏其變化甩總是落紀(jì)后于誤爪差的變委化。解惠決的辦月法是使押抑制誤連差的作棕用的變繁化"超態(tài)前"，很即在誤需差接近扣零時，尖抑制誤讓差的作撓用就應(yīng)挺該是零嚇。這就月是說，凍在控制野器中僅隆引入"卵比例"珍項往往拴是不夠構(gòu)的，比丈例項的模作用僅鐘是放大掌誤差的飛幅值，襪而目前斤需要增基加的是引"微分擊項"，栽它能預(yù)酸測誤差嶄變化的唉趨勢，仆這樣，鞠具有比慚例+微乎分的控棟制器，作就能夠瓶提前使?jié)梢种普`征差的控愉制作用杏等于零廣，甚至容為負(fù)值銅，從而脅避免了拼被控量博的嚴(yán)重遮超調(diào)。奇所以對崖有較大青慣性或擁滯后的尾被控對那象，比披例+微慌分(P跟D)控駛制器能叫改善系幣統(tǒng)在調(diào)鑒節(jié)過程施中的動駝態(tài)特性挑。PID土的算法講PI爛D是禾比例，隊積分，垮微分的皮縮寫，P--弄改變P廣可提高周響應(yīng)速嶼度，減介小靜態(tài)篇誤差，廳但太大萌會增大值超調(diào)量英和穩(wěn)定喂時間。竿I記--與急P的作省用基本豎相似，廣但要使盼靜態(tài)誤扭差為0撕，必須金使用積肅分。疏D-善-與P鋤,I的搬作用相本反，主斯要是為騙了減小桂超調(diào)，連減小穩(wěn)怨定時間佩。毫三抱個參數(shù)東要綜合誼考慮，宋一般先古將I,店D設(shè)切為0，棟調(diào)好疑P,達(dá)鄭到基本槍的響應(yīng)仔速度和按誤差，止再加上雀I,搭使誤差堆為0，億這時再伍加入D掩,三個業(yè)參數(shù)要棍反復(fù)調(diào)后試，最綁終達(dá)到刺較好的宇結(jié)果。解不同的吧控制對愧象，調(diào)貝試的難斥度相差快很大。變頻器不的PI蜘D功能很在恒壓助供水中諷的應(yīng)用恒壓供字水的目央的：對供陰水系勵統(tǒng)進嫌行的追控制壩是為注了滿良足對資流量揮的需詳求，掀所以首流量挖是供普水系蘿統(tǒng)的枝基本戲控制霞對象露。供察水流渡量的梁大小宮取決五于揚懷程，寬但是恢實際秤的揚始程不掙能進窄行具雕體的設(shè)測量聲和控耕制。壇考慮約到在仇動態(tài)軌的情椅況下剃，管疲道中剪水壓案的大揀小于記供水盲能力睬和用傻水需燦求之繼間的胡平衡諸情況豎，如蜓供水薦能力梅Qc錦>用走水需姻求Q雹u，堵則壓扯力上工升（屠p↑懸）；柜如供塊水能谷力Q嘩c<再用水件需求隙Qu折，則怖壓力階下降口（p路↑）距；如產(chǎn)供水位能力讀Qc盤＝用早水需堪求Q運u，武則壓得力不居變（發(fā)p＝餅co拆ns裝t）檔。就誓是說嫂保持姑供水蓋系統(tǒng)福中某乘處的摟壓力色出于賊平衡泊狀態(tài)喬，正疫好滿峰足用革水流引量，唉這就拴是恒牌壓供壯水所中需要災(zāi)達(dá)到巡壽的目踏的。二、污恒壓歷供水勢的P漿ID常控制變頻索器有猜兩個錦模擬撓量控魚制信繳號的慘輸入仙端：①目標(biāo)掛信號輸疊入端，蛙即給定猜端。當(dāng)較PID訴功能有廣效模擬竭量輸入君端自動涌成為目顯標(biāo)信號際的輸入哥端。目標(biāo)卡信號橫是一鳴個與堵壓力決的控劍制目皆標(biāo)相瞧對應(yīng)急的值盈，顯甜示屏博幕上麗的通利常以遼百分積數(shù)表貪示②反瓦饋信奪號輸澇入端宇，即幕輔助紙給定漸端。授當(dāng)P框ID員功能洞有效紫時模軋擬量著輸入雖2自勝動成純?yōu)榉磋F饋信醉號。公接受蜻從壓匹力變浩送器孫反饋亂回來繼信號遼。反穴饋信魄號的鞏表示緞也是土通過碎百分圓比表衣示，混這時帝無論掀是輸手出量買還是盡反饋譽量以騾及設(shè)稅定量幣都是守頻率鬼值而伶是互友相成趟比例敲關(guān)系染的給叛定百曠分比盼。目標(biāo)信只號的確方定，目忌標(biāo)信號杯的大小貧除了和嘗所要求酸壓力的睛控制目甜標(biāo)有關(guān)婆外，還靈和壓力霧變送器曬的SP限量程有競關(guān)。如喉要求流曲量控制肉在0。辜6MP井時，壓置力變送齒器的滿常量程是材1MP域這是變兵頻器的健最大輸綢出頻率鋸定義在摸100浮hz，贏則在變貨頻器上壩給定的英量就要柿定義成黎60h副z在系統(tǒng)柱的工作弄過程中臭水流量釋的變化黨情況在永PID愈控制的今結(jié)果下守變化很贈小，所矮以水流某量的變兔化是P豪ID的棵調(diào)節(jié)量禾⊿pi辣d，⊿托pid趴只是在殼壓力反澤饋量與岸目標(biāo)值猾XT之裁間有偏撐差時才皺出現(xiàn)。三、系踩統(tǒng)運行適中的三籍個狀態(tài)①穩(wěn)銀態(tài)運褲行：水泵裝恒置的供盤水能力扎與用戶教用水需洪求處于座平衡狀攀態(tài)，供纏水壓力燒p穩(wěn)定薦而無變皂化，反笛饋信號污于目標(biāo)擠信號近展乎相等噴，PI愛D的調(diào)害節(jié)量為嚴(yán)0。此擇時變頻捆器控制乳的電機洋處在f雜x下勻蠟速運行幣。②用筍水流稻量增愧大：當(dāng)用坦戶的貞用水屠流量掘增大阻，超犬過了省供水紅力時聽，供跟水壓址了p耍有所濁下降圓，反博饋信枕號減僚小，峰合成準(zhǔn)信號寬（目此標(biāo)值芽－反拆饋值絨）增芳大，掌PI晶D產(chǎn)迅生正此的調(diào)射節(jié)量疑，變餡頻器諷的輸還出頻渡率合公電機樂的轉(zhuǎn)石速上污升，市使供吊水能屠力增夏大，異壓力涼恢復(fù)冠。③用絲式水流紙量減護小：當(dāng)用不戶的講用水亡流量贈減小挨時，眨供水服能力五小于段用水妻需求曠，則添供水扇壓力旁上升掘，反談饋信跪號增隨大，性合成役信號淚則減尤小，隙PI欄D產(chǎn)組生負(fù)積的調(diào)蜻節(jié)量踢，結(jié)沙果是派變頻債器的濕輸出屋頻率昂合電裙機的很轉(zhuǎn)速櫻