变频调速恒压供水系统

　　①问题的提出 上述工作过程存在着一个矛盾：一方面，我们要求水管的实际压力(其大小与XF成正比)应无限接近于目标压力(其大小与XT成正比)，即要求XD=(XT—XF)→ 0;另一方面，变频器的输出频率fx又是由XT和XF相减的结果来决定的。所以，如果把(xT-xF)直接作为给定信号xG，系统将无法工作。

　　② 比例增益环节(P)解决上述矛盾的方法是：进行放大后再作为频率给定信号：

　　XG=KP(XT-XF) (1)

　　式(1)中，KP为放大倍数，即比例增益。

　　上述关系如图3所示。由于XG是(XT-XF)成正比放大的结果，故称为比例放大环节。另一方面，XG又是使变频器输出某一频率fx所必须的信号。显然，KP越大，则(XT-XF)=XG/KP越小，XF越接近于XT。

　　这里，XF只能是无限接近于XT，却不能等于XT，即XF和XT之间总会有一个差值，称为静差，用ε表示。该值应该越小越好。显然，比例增益KP越大， ε越小。

在专用PID调节器中，比例增益的大小常常是通过“比例带”来进行调节的。比例带就是按比例放大的区域，用P表示(等于是Kp的倒数)，如图4所示。P越小，相当于KP越大。但在几乎所有变频器内置的PID调节功能中，都是直接预置KP的。

　　比例增益环节的引入，减小了系统稳定后的静差ε，如图5(a)所示。于是又出现了新的矛盾：为了减小静差ε，应尽量增大比例增益KP，但由于系统有惯性，KP过大容易引起被控量(压力)忽大忽小，形成振荡，如图5(b)所示。

　　③积分环节(1) 引入积分环节的目的是：

　　· 使给定信号XG的变化与乘积KP(XT—XF)对时间的积分成正比。即尽管KP(XT-XF)一下子增大(或减小)了许多，但XG只能在“积分时间”内逐渐地增大(或减小)，从而减缓了XG的变化速度，防止了振荡。积分时间越长，xG的变化越慢;

　　· 只要偏差不消除(xT-XF≠0)，积分就不停止，从而有效地消除静差，如图5(c)所示。

　　但积分时间太长，又会发生当被控量(压力)急剧变化时难以迅速恢复的情况。

　　④微分环节(D)其作用是：可根据偏差的变化趋势，提前给出较大的调节动作，从而缩短调节时间，克服了因积分时间过长而使恢复滞后的缺点，如图5(d)所示。

　　在供水系统中，当对过渡过程时间的要求并不严格时，通常用PI调节。