基于PLC和变频器的恒压供水自动控制系统设计

内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）

第五章 变频调速恒压供水系统软件设计

5.1 变频恒压供水系统中的PID调节

变频恒压供水系统的核心是恒压控制，它是根据水压给定值与供水管道中实际压力值的偏差大小，来控制变频器输出频率，使变频器实时调节水泵电机的转速以适应管路中压力的变化。PID控制和模糊控制是目前使用的两种主要方法。

PID控制方式是现代工业控制中应用的最广泛的反馈控制方式之一。其原理如图5.1所示[18]。

目标值（设定值）+PI+++驱动部控制对象-反馈值（测量值）D 图5.1 PID控制原理图

通过传感器等检测、变送装置将被控变量检测出来，并将其与设定值进行比较，若有偏差，则通过PID功能的控制作用使偏差为零。即它是使反馈量与设定值相一致的一种通用控制方式。它比较适用于流量控制、压力控制、温度控制等过程量的控制。在恒压供水中常见的控制器的PID控制实现方法主要有两种：

1.硬件型。即通用PID控制器，在使用时只需要进行线路的连接和P、I、D参数及设定值的设定即可。

2.软件型。使用离散形式的PID控制算法在可编程序控制器或（单片机）上做PID控制器。

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5.1.1 PID控制算法及特点

一、PID控制算法的一般形式

PID控制器根据目标值（设定值）r(t)与反馈值(测量值)c (t)构成的控制偏差：

e(t)?r(t?)c( t ) （5-1）

将偏差进行比例（P）、积分（I）和微分(D)运算，并经线性组合后构成控制量，对受控对象进行控制。其控制规律为：

?1p(e?)t u(t)?K?TI???0t?e?tDde(t?)T? （5-2） dt?或 u(t)?式中：

1?1e(t)???TI??t0e?t??TDde(t)?? （5-3） dt?KP—调节器的比例系数； Ti—调节器的积分时间； Td—调节器的微分时间； e—调节器的偏差信号；

δ—比例带，它是惯用增益的倒数； u—输出。

简单来说，控制器各校正环节的作用是这样的：

1.比例环节：及时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用以减小误差。

2.积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度，积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，TI越大，积分作用越弱，反之则越强。

3.微分环节：能反应偏差信号的变化趋势(变化速率)，并能在偏差信号值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减小调节时间。

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