比例積分 - デリバティブ制御を表すPID制御は、可変周波数駆動（VFD）で広く使用されている制御アルゴリズムです。 VFDサプライヤーとして、さまざまなアプリケーションで最適なパフォーマンスを実現するために、PID制御パラメーターを適切に構成することの重要性を理解しています。このブログでは、VFDでこれらのパラメーターを構成する方法に関するいくつかの洞察を共有します。
VFDのPID制御の基本を理解する
構成プロセスに飛び込む前に、PID制御アルゴリズムの各コンポーネントがVFDで何をするかを理解することが不可欠です。
比例（p）用語は、設定値とプロセス変数の間の現在の誤差に比例します。比例的なゲインが大きくなると、システムはエラーに対してより迅速に応答します。ただし、ゲインが大きすぎると、オーバーシュートと不安定性につながる可能性があります。
積分（i）用語は、時間の経過に伴うエラーを蓄積します。安定した状態エラーを排除するのに役立ちます。つまり、小さな一定の誤差がある場合でも、積分項は出力を徐々に調整して、プロセス変数を設定値に近づけることになります。しかし、大きな積分ゲインにより、システムが不安定になり、振動が発生する可能性があります。
微分（d）用語は、エラーの変化率に基づいています。将来のエラーを予測し、振動を弱め、システムの安定性を改善するのに役立ちます。ただし、微分用語はノイズに敏感であり、大きな微分ゲインはノイズを増幅し、不安定性を引き起こす可能性があります。
ステップ1：初期パラメーターの推定
構成プロセスを開始するときは、PIDパラメーターの初期推定値をいくつか取得することをお勧めします。多くのVFDには、一般的なアプリケーションに適したデフォルトのPIDパラメーター値が付属しています。これらの価値は、多くの場合、一般的な業界慣行に基づいています。
比例ゲイン（KP）の場合、一般的な出発点は、比較的低い値に設定することです。これにより、システムは過度のオーバーシュートを引き起こすことなくエラーに応答できます。良い経験則は、小さなエラーに対する中程度の応答を与える値から始めることです。
積分時間（TI）は、最初は比較的長い値に設定できます。長い統合時間とは、積分作用が遅くなることを意味します。
微分時間（TD）は、最初はゼロまたは非常に小さな値に設定できます。微分用語はノイズに敏感であるため、小さな値から始めると、ノイズを増幅し、不安定性を引き起こすリスクが低下します。
ステップ2：比例ゲインを調整します
最初の推定値を取得したら、次のステップは比例ゲインを調整することです。これを行うには、システムの応答を観察しながら、比例ゲインを徐々に増やすことで行うことができます。
セットポイントに小さなステップ変更を適用することから始めます。比例ゲインを増やすと、システムがセットポイントの変更に対してより迅速に応答することに気付くでしょう。ただし、ゲインが大きすぎる場合、システムは設定値をオーバーシュートし、振動し始める可能性があります。
目標は、過度のオーバーシュートなしで高速な応答を与える比例ゲインの価値を見つけることです。オシロスコープまたはVFDの監視機能を使用して、VFDのプロセス変数と出力を観察できます。
ステップ3：積分時間の調整
比例ゲインを調整した後、積分時間を調整する時が来ました。積分用語は、安定した状態エラーを排除するために使用されます。
システムが落ち着いた後に設定値とプロセス変数の間に一定の誤差がある場合、積分アクションが十分に強くないことを意味します。積分時間を短縮して、積分ゲインを増やし、安定した状態エラーの排除を高速化できます。
ただし、積分時間を過度に短縮しないように注意してください。非常に短い統合時間により、システムが不安定になり、振動につながる可能性があります。積分時間を調整し、不安定性を引き起こすことなく安定した状態エラーを排除する値を見つけるときに、システムの応答を観察します。
ステップ4：罰金 - 微分時間を調整します
微分用語は、システムの安定性を改善し、振動を弱めるために使用されます。比例項と統合項を調整した後にシステムが振動している場合、微分時間を増やすことを試みることができます。
ただし、前述のように、微分用語はノイズに敏感です。そのため、システムの応答を監視しながら、非常に小さな値から始めて徐々に増やします。微分時間を増やすと、振動が減少することに気付くでしょう。しかし、微分時間が大きすぎる場合、システムは鈍化するか、ノイズ増幅のために不規則に反応し始める可能性があります。
実用的な考慮事項
現実の世界アプリケーションでは、VFDでPID制御パラメーターを構成する際にいくつかの実際的な考慮事項があります。
負荷特性：さまざまな負荷には、慣性、摩擦、減衰など、異なる特性があります。たとえば、高い慣性負荷には、低慣性負荷と比較して、応答が遅くなり、PIDパラメーターが異なります。 PIDパラメーターを調整する際には、負荷特性を考慮する必要があります。
騒音と乱れ：システムの騒音と障害は、PID制御のパフォーマンスに影響を与える可能性があります。前述のように、微分用語はノイズに特に敏感です。システムに対するノイズの影響を減らすために、フィルターまたはその他の手法を使用する必要がある場合があります。
安全性と保護：PIDパラメーターを調整する場合、システムが安全で保護されたままであることを確認することが重要です。 VFDの出力が、電流、オーバー電圧、およびその他の危険な条件を防ぐために、適切な制限を設定する必要があります。
当社のVFD製品とそのPID機能
VFDサプライヤーとして、さまざまなアプリケーションに適した幅広い製品を提供しています。私たちの3相モーターの周波数駆動3つの位相モーターに正確な制御を提供するように設計されています。アプリケーションの特定の要件を満たすように簡単に構成できる高度なPID制御機能があります。
私たちの屋外VFD厳しい環境条件に耐えるように構築されています。困難な屋外環境でも安定した操作を保証する堅牢なPID制御アルゴリズムが付属しています。
インバータードライブ私たちは、その高効率と柔軟性で知られています。インバータードライブのPID制御パラメーターを調整して、さまざまなタイプの負荷のパフォーマンスを最適化できます。
結論
VFDでPID制御パラメーターを構成することは、最適なパフォーマンスを実現するための重要なステップです。 PID制御の基本を理解し、最初の推定から始めて、各パラメーターを慎重に調整することにより、VFDシステムが迅速かつ正確に、安定して応答することを確認できます。
当社のVFD製品に興味があり、PID制御構成またはその他の技術的側面に関する詳細情報が必要な場合は、調達ディスカッションについてお気軽にお問い合わせください。適切なVFDを選択し、特定のアプリケーションのPIDパラメーターの構成を支援できる専門家チームがあります。
参照
- Ogata、K。（2010）。最新の制御工学。プレンティスホール。
- Åström、KJ、およびMurray、RM（2010）。フィードバックシステム：科学者とエンジニア向けの紹介。プリンストン大学出版局。