Bir PID Denetleyicisi Nasıl Kodlanır: Kapsamlı Bir Kılavuz

Bu kapsamlı kılavuzla bir PID denetleyicisini nasıl kodlayacağınızı öğrenin. PID kontrolünün ilkelerini anlayın, ortamınızı kurun, algoritmayı uygulayın, denetleyiciyi ayarlayın ve etkili bir şekilde test edin.

1. Giriş

Oransal-İntegral-Türev (PID) kontrolörü, endüstriyel kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılan bir elektronik döngü mekanizmasıdır. Bu kontrol döngüsü, istenen ayar noktası ile ölçülen proses değişkeni değerleri arasındaki fark olarak sürekli olarak bir hata değeri hesaplar ve kontrol döngüsü kararlılığını elde etmek için orantılı, integral ve türev terimlerine dayalı düzeltme uygular. PID kontrolörleri robotik, otomotiv sistemleri ve proses kontrol uygulamalarında önemli bir rol oynar.

2. PID Kontrolünü Anlama

PID kontrolü üç ayrı düzenleme stratejisi kullanır: Orantılı, İntegral ve Türev. Orantılı, mevcut hata değerleriyle orantılı çıktı üretmek için tasarlanmıştır; İntegral, zaman içinde biriken geçmiş hataları izlerken, Türev, değişim oranı modellerine dayalı olarak zaman içindeki değişiklikleri izleyerek gelecekteki hataları tahmin eder; Matematiksel olarak konuşursak, PID denklemi şuna benzer:

$$Bu örnek için: urmari u(t) = K_p + E(t) + K_i >Int E(t) dt+ K_d >Int e(t)dt için$$* Kontrol çıkışı, E(t), K(P, I ve D(K(P, iD Kd (KP I D Kp K_p I Ki ve Kd orantılı kazançlardır; Hata (e(t) ve kazançlar (P K_p), K_p, I ve K(p), bu bölümde daha önce açıklandığı gibi; bu kazançlar (K), sırasıyla orantılı oransal oransal integral ve türev kazançlardır; bu kazançlar (P, I ve K(d), bu sayfada daha önce açıklandığı gibi).

3. Ortamın Kurulması

Bir PID denetleyicisi yazmak için, bu' Raspberry gibi gerekli mikrodenetleyicileri seçmenin yanı sıra, donanım uygulaması için C, Python veya Arduino gibi gerekli programlama dillerini ve ortamlarını seçmek ve kurmak için gereklidir.

4. PID Denetleyicinin Kodlanması

Değişkenleri başlatma: PID kazançlarını ve ayar noktasını tanımlayın. 2.

PID Algoritmasının Uygulanması (* Mevcut Hataya Dayalı Oransal Çıktı Hesaplamaları).

* İntegral Terim: İntegral bir çıktıyı hesaplamak için zaman içinde hataları biriktirin.

* Türev Terim: Türev çıktısına ulaşmak için hatanın değişim oranını hesaplayın.

1. Terimleri Birleştirme: Nihai kontrol çıktısını oluştururken, orantılı, integral ve türev çıktılarını tek bir toplam sonuçta birleştirin.

İşte örnek bir C kod parçacığı:

C 1.0 Kp, Kd = 0.01 ve Ki = 0.1 ile Ayar Noktası = 100.0 olan PID Kontrol Cihazı, Kp = 1, Ki 0.1 ve Kd 0.01 verecek şekilde yapılandırılmıştır. Önceki hata = 0.00 ve İntegral 0'dır.

5. Test ve Hata Ayıklama

Çift hesaplamaPID (çift giriş), iki hata terimi tanımlanır: hata = ayar noktası-girdi ve integral + hata aynıdır, türevleri ise hataya eşittir previous_error

"Çift çıktı = Kp * hata + Ki * integral + Kd * yukarıda tanımlandığı gibi ilk hata oranına sahip ve önceki hata oranı ve dönüş çıktısı olarak previous_error türevler (); " (Uygun şekilde KD, KN veya KB.)..

Bir PID Kontrol Cihazının Ayarlanması PID kontrol cihazının ayarlanması, istenen sistem yanıtını elde etmek için K_p, K_i ve K_d kazançlarının ayarlanmasını içerir. Yaygın bir ayarlama yaklaşımı, sistemin adım girişine verdiği yanıta dayalı olarak kazançları belirleyen Ziegler-Nichols yöntemini kullanmaktır; Pratik ipuçları, sistemin davranışını izlerken küçük kazanımları başlatmayı ve bunları kademeli olarak artırmayı içerebilir.

6. Test ve Hata Ayıklama

PID denetleyicisini test etmek, salınımlar, aşırıya kaçma ve yavaş yanıt süreleri gibi yaygın sorunları tespit etmek için gerçek donanımla test etmeden önce hem izole bir ortamda simüle etmeyi içerir. Bu aşama geçtikten sonra hata ayıklama, uygulama hatalarını kontrol ederken PID kazançlarında ince ayar yapmayı içerir.

7. Sonuç

Bir PID denetleyicisini kodlamak, ilkelerini anlamayı, ortamınızı kurmayı, PID algoritmasını uygulamayı, denetleyiciyi ayarlamayı ve bu tür bir programın geliştirilmesine devam etmeden önce test etmeyi içerir. Bu adımları izleyerek, çeşitli uygulamalar için uygun sağlam PID denetleyicilerini başarıyla oluşturabilirsiniz.

Daha Fazla Okuma ve Kaynaklar

* PID Denetleyici Temelleri ve Arduino PID Uygulama Eğitimi

* Arduino kullanarak PID Denetleyici Uygulaması: http://backlinko.com/google-e-e-a-t

* C'de PID Denetleyicisi: Nasıl Implementhttp://boostability.com/resources/google-e-e-a-t-guide/