pid 控制的實現
1． pid 的反饋邏輯
各種變頻器的反饋邏輯稱謂各不相同，甚至有類似的稱謂而含義相反的情形。系統設計時應以所選用變頻器的說明書介紹為準。所謂反饋邏輯，是指被控物理量經感測器檢測到的反饋訊號對變頻器輸出頻率的控制極性。
例如**空調系統中，用回水溫度控制調節變頻器的輸出頻率和水幫浦電機的轉速。冬天制熱時，如果回水溫度偏低，反饋訊號減小，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；而夏天製冷時，如果回水溫度偏低，反饋訊號減小，說明房間溫度過低，可以降低變頻器的輸出頻率和電機轉速．減少冷水的流量。由上可見，同樣是溫度偏低，反饋訊號減小，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原由。幾種變頻器反饋邏輯的功能選擇見表 1 。
2．開啟 pid 功能
要實現閉環的 pid 控制功能，首先應將 pid 功能預置為有效。具體方法有兩種：一是通過變頻器的功能引數碼預置，例如，康沃 cvf-g2 系列變頻器，將引數 h-48 設為 o 時，則無 pid 功能；設為 1 時為普通 pid 控制；設為 2 時為恆壓供水 pid 。
二是由變頻器的外接多功能端子的狀態決定。例如安川 cimr-g 7a 系列變頻器，如圖 1 所示，在多功能輸入端子 sl-s10 中任選乙個，將功能碼 h1-01 ～ h1-10( 與端子 s1-s10 相對應 ) 預置為 19 ，則該端子即具有決定 pi[) 控制是否有效的功能，該端子與公共端子 sc 「 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只有其中的一種方式。
在一些控制要求不十分嚴格的系統中，有時僅使用 pi 控制功能、不啟動 d 功能就能滿足需要，這樣的系統除錯過程比較簡單。
3 ．目標訊號與反饋訊號
欲使變頻系統中的某乙個物理量穩定在預期的目標值上，變頻器的 pid 功能電路將反饋訊號與目標訊號不斷地進行比較，並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訊號：目標訊號和反饋訊號。
這裡所說的目標訊號是某物理量預期穩定值所對應的電訊號，亦稱目標值或給定值；而該物理量通過感測器測量到的實際值對應的電訊號稱為反饋訊號，亦稱反饋量或當前值。 pid 控制的功能示意圖見圖 2 。圖中有乙個 pid 開關。
可通過變頻器的功能引數設定使 pid 功能有效或無效。 pid 功能有效時，由 pid 電路決定執行頻率； pid 功能無效時，由頻率設定訊號決定執行頻率。 pid 開關、動作選擇開關和反饋訊號切換開關均由功能引數的設定決定其工作狀態。
4 ．目標值給定
如何將目標值 ( 目標訊號 ) 的命令資訊傳送給變頻器，各種變頻器選擇了不同的方法，而歸結起來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，其開環執行時的頻率給定功能自動轉為目標值給定．如表 2 中的安川 cimr-g 7a 與富士 p11s 變頻器。二是通道選擇法，如表 2 中的康沃 cvf-g2 、森蘭 sb12 和普傳 p17000 系列變頻器。
以上介紹了目標訊號的輸入通道，接著要確定目標值的大小。由於目標訊號和反饋訊號通常不是同一種物理量。難以進行直接比較，所以，大多數變頻器的目標訊號都用感測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 1 ． 2mpa ，壓力感測器的量程為 2mpa ，則與 1 ． 2mpa 對應的百分數為 60 ％，目標值就是 60 ％。而有的變頻器的引數列表中，有與感測器量程上下限值對應的引數，例如富士 p11s 變頻器，將引數 e40( 顯示係數 a) 設為 2 ，即壓力感測器的量程上限 2mpa ：引數 e41( 顯示係數 b) 設為 0 ，即量程下限為 0 ，則目標值為 1 ． 2 。
即壓力穩定值為 1 ． 2 mpa 。目標值即是預期穩定值的絕對值。
5 ．反饋訊號的連線
各種變頻器都有若干個頻率給定輸入端，在這些輸入端子中，如果已經確定乙個為目標訊號的輸入通道，則其他輸入端子均可作為反饋訊號的輸入端。可通過相應的功能引數碼選擇其中的乙個使用。比較典型的幾種變頻器反饋訊號通道選擇見表 3 。
6 ． p 、 i 、 d 引數的預置與調整
(1) 比例增益 p
變頻器的 pid 功能是利用目標訊號和反饋訊號的差值來調節輸出頻率的，一方面，我們希望目標訊號和反饋訊號無限接近，即差值很小，從而滿足調節的精度：另一方面，我們又希望調節訊號具有一定的幅度，以保證調節的靈敏度。解決這一矛盾的方法就是事先將差值訊號進行放大。
比例增益 p 就是用來設定差值訊號的放大係數的。任何一種變頻器的引數 p 都給出乙個可設定的數值範圍，一般在初次除錯時， p 可按中間偏大值預置．或者暫時預設出廠值，待裝置運轉時再按實際情況細調。
(2) 積分時間
如上所述．比例增益 p 越大，調節靈敏度越高，但由於傳動系統和控制電路都有慣性，調節結果達到最佳值時不能立即停止，導致「超調」，然後反過來調整，再次超調，形成振盪。為此引入積分環節 i ，其效果是，使經過比例增益 p 放大後的差值訊號在積分時間內逐漸增大 ( 或減小 ) ，從而減緩其變化速度，防止振盪。但積分時間 i 太長，又會當反饋訊號急劇變化時，被控物理量難以迅速恢復。
因此， i 的取值與拖動系統的時間常數有關：拖動系統的時間常數較小時，積分時間應短些；拖動系統的時間常數較大時，積分時間應長些。
(3) 微分時間 d
微分時間 d 是根據差值訊號變化的速率，提前給出乙個相應的調節動作，從而縮短了調節時間，克服因積分時間過長而使恢復滯後的缺陷。 d 的取值也與拖動系統的時間常數有關：拖動系統的時間常數較小時，微分時間應短些；反之，拖動系統的時間常數較大時， 微分時間應長些。
(4)p 、 i 、 d 引數的調整原則
p 、 i 、 d 引數的預置是相輔相成的，執行現場應根據實際情況進行如下細調：被控物理量在目標值附近振盪，首先加大積分時間 i ，如仍有振盪，可適當減小比例增益 p 。被控物理量在發生變化後難以恢復，首先加大比例增益 p ，如果恢復仍較緩慢，可適當減小積分時間 i ，還可加大微分時間 d 。
什麼是pid控制（pid調節）？
pid控制器（比例-積分-微分控制器），由比例單元 p、積分單元 i 和微分單元 d 組成。通過kp， ki和kd三個引數的設定。pid控制器主要適用於基本線性和動態特性不隨時間變化的系統。
pid 控制器是乙個在工業控制應用中常見的反饋迴路部件。這個控制器把收集到的資料和乙個參考值進行比較，然後把這個差別用於計算新的輸入值，這個新的輸入值的目的是可以讓系統的資料達到或者保持在參考值。和其他簡單的控制運算不同，pid控制器可以根據歷史資料和差別的出現率來調整輸入值，這樣可以使系統更加準確，更加穩定。
可以通過數學的方法證明，在其他控制方法導致系統有穩定誤差或過程反覆的情況下，乙個pid反饋迴路卻可以保持系統的穩定。
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反饋迴路基礎
乙個控制迴路包括三個部分：
系統的感測器得到的測量結果控制器作出決定通過乙個輸出裝置來作出反應控制器從感測器得到測量結果，然後用需求結果減去測量結果來得到誤差。然後用誤差來計算出乙個對系統的糾正值來作為輸入結果，這樣系統就可以從它的輸出結果中消除誤差。
在乙個pid迴路中，這個糾正值有三種演算法，消除目前的誤差，平均過去的誤差，和透過誤差的改變來**將來的誤差。
比如說，假如乙個水箱在為乙個植物提供水，這個水箱的水需要保持在一定的高度。乙個感測器就會用來檢查水箱裡水的高度，這樣就得到了測量結果。控制器會有乙個固定的使用者輸入值來表示水箱需要的水面高度，假設這個值是保持65％的水量。
控制器的輸出裝置會連在乙個馬達控制的水閥門上。開啟閥門就會給水箱注水，關上閥門就會讓水箱裡的水量下降。這個閥門的控制訊號就是我們控制的變數，它也是這個系統的輸入來保持這個水箱水量的固定。
pid控制器可以用來控制任何可以被測量的並且可以被控制變數。比如，它可以用來控制溫度，壓強，流量，化學成分，速度等等。汽車上的巡航定速功能就是乙個例子。
一些控制系統把數個pid控制器串聯起來，或是鏈成網路。這樣的話，乙個主控制器可能會為其他控制輸出結果。乙個常見的例子是馬達的控制。
我們會常常需要馬達有乙個控制的速度並且停在乙個確定的位置。這樣呢，乙個子控制器來管理速度，但是這個子控制器的速度是由控制馬達位置的主控制器來管理的。
連合和串聯控制在化學過程控制系統中是很常見的。
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理論 pid是以它的三種糾正演算法而命名的。這三種演算法都是用加法調整被控制的數值。而實際上這些加法運算大部分變成了減法運算因為被加數總是負值。這三種演算法是：
比例- 來控制當前，誤差值和乙個負常數p（表示比例）相乘，然後和預定的值相加。p只是在控制器的輸出和系統的誤差成比例的時候成立。這種控制器輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關係。
比如說，乙個電熱器的控制器的比例尺範圍是10°c，它的預定值是20°c。那麼它在10°c的時候會輸出100%，在15°c的時候會輸出50%，在19°c的時候輸出10％，注意在誤差是0的時候，控制器的輸出也是0。
積分 - 來控制過去，誤差值是過去一段時間的誤差和，然後乘以乙個負常數i，然後和預定值相加。i從過去的平均誤差值來找到系統的輸出結果和預定值的平均誤差。乙個簡單的比例系統會振盪，會在預定值的附近來回變化，因為系統無法消除多餘的糾正。
通過加上乙個負的平均誤差比例值，平均的系統誤差值就會總是減少。所以，最終這個pid迴路系統會在預定值定下來。
導數 - 來控制將來，計算誤差的一階導，並和乙個負常數d相乘，最後和預定值相加。這個導數的控制會對系統的改變作出反應。導數的結果越大，那麼控制系統就對輸出結果作出更快速的反應。
這個d引數也是pid被稱為可**的控制器的原因。d引數對減少控制器短期的改變很有幫助。一些實際中的速度緩慢的系統可以不需要d引數。
用更專業的話來講，乙個pid控制器可以被稱作乙個在頻域系統的濾波器。這一點在計算它是否會最終達到穩定結果時很有用。如果數值挑選不當，控制系統的輸入值會反覆振盪，這導致系統可能永遠無法達到預設值。
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控制規律的選擇
如比例（p）控制、比例-積分（pi）控制、比例-積分-微分（pid）控制等。
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