近年来出现的各种智能型数字显示调节仪，一般都具有PID参数自整定功能。仪表在初次使用时，可通过自整定确定系统的最佳P、I、D调节参数，实现理想的调节控制。在自整定启动前，因为系统在不同设定值下整定的参数值不完全相同，应先将仪表的设定值设置在要控制的数值（如果水电站或是中间值）上。在启动自整定后，仪表强制系统产生扰动，经过2~3个振荡周期后结束自整定状态。仪表通过检测系统从超调恢复到稳态（测量值与设定值一致）的过度特性，分析振荡的周期、幅度及波形来计算仪表的最佳调节参数。理想的调节效果是，设定值应与测量值保持一致，可从动态（设定值变化或扰动）合稳态（设定值固定）两个方面来评价系统调节品质，通过PID参数自整定，能够满足大多数的系统。不同的系统由于惯性不同，自整定时间有所不同，从几分钟到几小时不等。
　　我单位有一台DYJ-36-2型油加热器。该油加热器是由加热炉体、载体传输通道、膨胀系统及电控装置构成，与用热设备组成了一个循环加热系统。热载体（导热油）在炉体内被电热管加热后，用热油泵通过管路传送到用热设备，放热后再次回到炉体内升温，实现连续循环过程。控制油温的调节仪表时日本SHIMADEN（岛电）公司的SR73型PID自整定温控仪。温度控制系统为闭环负反馈系统。由热电偶检测的油温信号对应的mV信号，传送至调节仪的信号输入端，调节仪输出DC15V、20mV的高电平信号，传送至SSR固态继电器，驱动晶闸管过零触发开关电路，改变固定期内的输出占空比，从而控制电热器的输出功率。
　　在系统投入运行前，我们对调节仪进行PID参数的自整定工作。首先把它的设定值（SV）调至工艺常用温度90℃。仪表提供了一组PID参数：
　　比例带 P="0".1%~999.9%
　　积分时间 I="1"~6000s
　　微分时间 D="0"~3600s
　　再进入功能彩旦，把P、I、D参数分别按经验值设定为：
　　P=3.0；I=120；D=30；超调抑制系数 SF="0".4。
　　完成上述基本参数设置，且系统构成闭环，即仪表输入与传感器、输出元件与负载连接完毕通电后，进入功能菜单启动自整定（AT）。此时AT指示灯在闪烁，在接近设定值90℃时，仪表的OUT指示灯时亮时灭，表示晶闸管时断时通，已进入精确温控阶段。自整定结束后，AT灯灭。此时，可以调处功能菜单查看系统自整定后的PID参数值，分别为P=0.6，I=278，D=69，SF=0.4，自整定时间为18min。经过自整定后，系统工作相当稳定。精度为0.5级的数显仪的显示温度始终为90℃，调节效果相当令人满意。为比较参数及自整定时间的不同，我们把仪表的设定值设定为45℃，这次自整定的时间为11min。自整定后参数分别为：
　　P=0.8；I=558；D=139；SF=0.4。
　　经过自整定后，数显仪显示温度始终为45℃，调节效果同样令人满意。

1、电动机绝缘强度问题 　

　 目前中小型变频器，不少是采用PWM的控制方式。他的载波频率约为几千到十几千赫，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。另外，由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。

 

2、电动机的效率和温升的问题 　

　 不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。拒资料介绍，以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例，其低次谐波基本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：2u+1（u为调制比）。

　　 高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜（铝）耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。除此之外，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热，效率降低，输出功率减小，如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%~20%。

3、谐波电磁噪声与震动 　 普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉，形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象，从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽，转速变化范围大，各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。

4、电动机对频繁启动、制动的适应能力 　 由于采用变频器供电后，电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动，并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动，为实现频繁启动和制动创造了条件，因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下，给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。

 5、低转速时的冷却问题

　 首先，异步电动机的阻抗不尽理想，当电源频率较底时，电源中高次谐波所引起的损耗较大。其次，普通异步电动机再转速降低时，冷却风量与转速的三次方成比例减小，致使电动机的低速冷却状况变坏，温升急剧增加，难以实现恒转矩输出。

  交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。

    速度响应性能不同

    步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200～400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。

    综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。

   随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。 步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。

    控制精度不同

    两相混合式步进电机步距角一般为3.6度、1.8度，五相混合式步进电机步距角一般为0.72度、0.36度。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09度；德国百格拉公司（BERGERLAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8度、0.9度、0.72度、0.36度、0.18度、0.09度、0.072度、0.036度，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

    交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360度/10000=0.036度。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360度/131072=9.89秒。是步距角为1.8度的步进电机的脉冲当量的1/655。

    低频特性不同

    步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。

    交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。

    矩频特性不同

    步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。

    过载能力不同

    步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。

    运行性能不同

    步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。

无刷直流电机（BLDC）是利用电子换相电路将直流电源供应到电机转子绕组，因为没有机械式的电刷，所以称作无刷直流电机。由于无刷直流电机具备高效率、精准的控制性能，以及能够利用电子构装来达到安全规范的要求等特性，在全球节能、减碳的诉求下，目前广泛地被应用在冷冻空调领域，例如常见的DC变频、无刷直流等技术，其还可以应用在油电混合车以及一些高经济价值的家电如电扇等产品中。

　　目前最常见的电子驱动方式，是利用霍尔效应组件或反电动势来侦测电机转子绕组的机械角度和电机角度，然后准确的控制MOSFET的开关，以达到电机持续运转。
以利用霍尔组件的方式为例，霍尔效应满足以下关系式：

　　其中VH 为霍尔电压， IH 为霍尔电流，KH/d 为霍尔组件电磁系数，K 为霍尔组件不平衡系数，B 为磁通密度。由关系式可以了解，霍尔电压与磁通密度（也就是电机运转的磁场强度）及霍尔电流成正比，因此，当转子的磁轴与霍尔组件不同轴时，磁通较小。为了维持固定的霍尔电压，必须增大霍尔电流，如此便能精确的算出电机转子的导通顺序与时间。