一、PID控制

PID控制又稱比例積分微分控制，是一種閉環控制。下面以圖1所示的恒壓供水系統為例來說明PID控制原理。

圖6-59 恒壓供水系統的PID控制

電動機驅動水泵將水抽入水池，水池中的水除了經出水口提供用水外，還經閥門送到壓力傳感器，傳感器將水壓大小轉換成相應的電信號Xf，Xf反饋到比較器與給定信號Xi進行比較，得到偏差信號△X(△X=Xi-Xf)。

若△X>0，表明水壓小于給定值，偏差信號經PID運算得到控制信號，控制變頻器，使之輸出頻率上升，電動機轉速加快，水泵抽水量增多，水壓增大。

若△X<0，表明水壓大于給定值，偏差信號經PID運算得到控制信號，控制變頻器，使之輸出頻率下降，電動機轉速變慢，水泵抽水量減少，水壓下降。

若△X=0，表明水壓等于給定值，偏差信號經PID運算得到控制信號，控制變頻器，使之輸出頻率不變，電動機轉速不變，水泵抽水量不變，水壓不變。

由于控制回路的滯后性，會使水壓值總與給定值有偏差。例如，當用水量增多水壓下降時，△X>0，控制電動機轉速變快，提高水泵抽水量，從壓力傳感器檢測到水壓下降到控制電動機轉速加快，提高抽水量，恢復水壓需要一定時間。通過提高電動機轉速恢復水壓后，系統又要將電動機轉速調回正常值，這也要一定時間，在這段回調時間內水泵抽水量會偏多，導致水壓又增大，又需進行反調。這樣的結果是水池水壓會在給定值上下波動(振蕩)，即水壓不穩定。

采用了PID運算可以有效減少控制環路滯后和過調問題(無法徹底消除)。PID運算包括P運算、1運算和D運算。P(比例)運算是將偏差信號△X按比例放大，提高控制的靈敏度:1(積分)運算是對偏差信號進行積分運算，消除P運算比例引起的誤差和提

高控制精度，但積分運算使控制具有滯后性:;D(微分)運算是對偏差信號進行微分運算，使控制具有超前性和預測性。

審核編輯：劉清