變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)

　　①問(wèn)題的提出 上述工作過(guò)程存在著一個(gè)矛盾：一方面，我們要求水管的實(shí)際壓力(其大小與XF成正比)應(yīng)無(wú)限接近于目標(biāo)壓力(其大小與XT成正比)，即要求XD=(XT—XF)→ 0;另一方面，變頻器的輸出頻率fx又是由XT和XF相減的結(jié)果來(lái)決定的。所以，如果把(xT-xF)直接作為給定信號(hào)xG，系統(tǒng)將無(wú)法工作。

　　② 比例增益環(huán)節(jié)(P)解決上述矛盾的方法是：進(jìn)行放大后再作為頻率給定信號(hào)：

　　XG=KP(XT-XF) (1)

　　式(1)中，KP為放大倍數(shù)，即比例增益。

　　上述關(guān)系如圖3所示。由于XG是(XT-XF)成正比放大的結(jié)果，故稱(chēng)為比例放大環(huán)節(jié)。另一方面，XG又是使變頻器輸出某一頻率fx所必須的信號(hào)。顯然，KP越大，則(XT-XF)=XG/KP越小，XF越接近于XT。

　　這里，XF只能是無(wú)限接近于XT，卻不能等于XT，即XF和XT之間總會(huì)有一個(gè)差值，稱(chēng)為靜差，用ε表示。該值應(yīng)該越小越好。顯然，比例增益KP越大， ε越小。

在專(zhuān)用PID調(diào)節(jié)器中，比例增益的大小常常是通過(guò)“比例帶”來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。比例帶就是按比例放大的區(qū)域，用P表示(等于是Kp的倒數(shù))，如圖4所示。P越小，相當(dāng)于KP越大。但在幾乎所有變頻器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)功能中，都是直接預(yù)置KP的。

　　比例增益環(huán)節(jié)的引入，減小了系統(tǒng)穩(wěn)定后的靜差ε，如圖5(a)所示。于是又出現(xiàn)了新的矛盾：為了減小靜差ε，應(yīng)盡量增大比例增益KP，但由于系統(tǒng)有慣性，KP過(guò)大容易引起被控量(壓力)忽大忽小，形成振蕩，如圖5(b)所示。

　?、鄯e分環(huán)節(jié)(1) 引入積分環(huán)節(jié)的目的是：

　　· 使給定信號(hào)XG的變化與乘積KP(XT—XF)對(duì)時(shí)間的積分成正比。即盡管KP(XT-XF)一下子增大(或減小)了許多，但XG只能在“積分時(shí)間”內(nèi)逐漸地增大(或減小)，從而減緩了XG的變化速度，防止了振蕩。積分時(shí)間越長(zhǎng)，xG的變化越慢;

　　· 只要偏差不消除(xT-XF≠0)，積分就不停止，從而有效地消除靜差，如圖5(c)所示。

　　但積分時(shí)間太長(zhǎng)，又會(huì)發(fā)生當(dāng)被控量(壓力)急劇變化時(shí)難以迅速恢復(fù)的情況。

　　④微分環(huán)節(jié)(D)其作用是：可根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)，提前給出較大的調(diào)節(jié)動(dòng)作，從而縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，克服了因積分時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而使恢復(fù)滯后的缺點(diǎn)，如圖5(d)所示。

　　在供水系統(tǒng)中，當(dāng)對(duì)過(guò)渡過(guò)程時(shí)間的要求并不嚴(yán)格時(shí)，通常用PI調(diào)節(jié)。