Bir PID Denetleyicisi Nasıl Oluşturulur

1.PID Kontrol Cihazları

Bir PID (Oransal-İntegral-Türev) kontrolörü, genellikle PID kontrolörleri gibi kontrol döngüsü geri besleme mekanizmalarında bulunan, yaygın olarak kullanılan bir endüstriyel kontrol sistemleri biçimidir. Sıcaklık, basınç, akış veya diğer proses değişkenlerini hassas bir şekilde kontrol ederken çok önemli olan ayar noktası ve proses değişken seviyeleri arasındaki hatayı en aza indirerek sistemlerden istenen çıktıyı korumaya hizmet ederler. PID kontrolörleri, ayar noktası ve proses değişkenleri arasında hata olmadan ayar noktası gereksinimlerini karşılarken, sistemleri istenen çıktıda tutmada önemli bir rol oynar, ayar noktası değişken seviyeleri gereklidir. PID kontrolörleri, sıcaklık, basınç veya akış veya diğer proses değişkenleri üzerinde hassas kontrol gerektiğinde, sıcaklıkları kontrol ederken veya sıcaklıklar veya basınç ayarlamaları gibi hassasiyet gerektiren diğer proses değişkenlerini kontrol ederken gereken hassasiyetle hassas kontrol gerektiğinde çok önemli bir rol oynarlar. Basınç akışı veya diğer proses değişkenleri, ayar noktalarının ayar noktalarına göre ayarlanmasına dayalı olarak hassas ayarlamalar gerektirir, ayar noktası ve proses değişkeni ayarları arasında minimum hata, bunların ayar noktalarına göre ince bir şekilde ayarlanması gerektiğinde gereklidir Sıcaklıkları kontrol ederken ayar noktası hassasiyetleri içinde kalırken ayar noktaları hassasiyetleri içinde kalırken, basınç akışı veya akış, ayar noktasının en aza indirilmesine izin verdiği için sistemler içinden hassas ayarlamalar gerektirir Kesin düzenleme gerektiren proses değişkenlerinin aksine, kesin doğrulukla ayar noktalarına karşı kesinlikle gerekli aralıkta olmalıdır.

2. PID Kontrol Teorisini Anlama

PID kontrol teorisi Oransal, İntegral ve Türev olmak üzere üç unsurdan oluşur. Oransal çıktı, mevcut hata değerlerine doğrudan karşılık gelirken, Integral, artık kararlı durum hatalarını ortadan kaldırmak için zaman içinde geçmiş hataları biriktirirken, Türev, çıktıyı sorunsuz bir şekilde kontrol etmek ve sistem kararlılığını artırmak için değişim oranı hata tahminlerine dayalı olarak gelecekteki hataları tahmin eder. Matematiksel olarak PID denklemi şuna benzer:

$$Rov Belediyesi Burada u(t) eşittir K_p = K_i + u(t), burada K_p orantılı kazançtır ve sırasıyla K_i integral ve K_d türev kazancıdır;$$rov

3. Bileşenlerin Seçilmesi

Bir PID denetleyicisi oluşturmaya başlamadan önce, bu' Gerekli bileşenleri bir araya getirmek için gereklidir: * Mikrodenetleyici: Arduino veya Raspberry Pi mikrodenetleyicilerinden birini seçin çünkü bu, PID denetleyicisinin beyni olarak işlev görecektir.

* Sensörler: Termokupllar veya RTD'ler gibi sıcaklık sensörleri veya basınç sensörleri gibi proses değişkenlerini doğru bir şekilde kaydetmek için sensörleri seçin.

* Aktüatörler: Motorlar, ısıtıcılar veya valfler gibi proses değişkenlerini düzenlemek için aktüatörleri seçin.

* Güç Kaynağı: Mikrodenetleyiciye ve diğer bileşenlere etkin bir şekilde güç sağlamak için. Güvenilir bir güç kaynağının mevcut olduğundan emin olun.

* Ek Donanım: Dirençler, kapasitörler veya konektörler gibi ek donanım öğeleri satın alırken.

Devre Tasarımı ve Montajı Devre tasarımı ve montajı, bir PID kontrolörü oluşturmak için çok önemlidir. Mikrodenetleyici, sensörler, aktüatörler ve güç kaynağı arasındaki tüm bağlantıları gösteren şematik bir diyagram çizerek başlayın; Tüm bileşenlerin güvenli bir şekilde bağlandığından ve kısa devre veya hasara karşı güvenlik önlemlerine uyun; son olarak kalıcı çözümler için devre tahtası veya baskılı devre kartı (PCB) üzerine monte edin.

4. Bir PID Denetleyicisinin Programlanması

PID denetleyicisini programlamak, algoritmasını yazmayı ve sırasıyla Arduino için C++ veya Raspberry Pi için Python gibi programlama dillerini kullanarak Arduino veya Raspberry Pi gibi bir mikrodenetleyici platformunda uygulamayı içerir. Birçok mikrodenetleyici platformu, uygulamayı basitleştiren PID kitaplıkları sağlar - örneğin, Arduino ' PID kitaplığı, PID kazanç ayarlamalarını ayarlamanın yanı sıra gerçek zamanlı olarak hatalara dayalı çıktıyı hesaplamak için işlevler sağlar.

#include // PID değişkenlerini çift sayılar olarak tanımlayın: myPID oluşturmak için çift Ki ve Kd değerleri (Kp = 2, Ki = 5 ve Kd = 1) tanımlanırken include // PID değişkenlerini çift sayılar olarak tanımlayın: &Input&Output+Setpoint&KiKDKd| DOĞRUDAN).| DIRECT).

Geçersiz kurulum(); PID'yi başlat myPID.SetMode(AUTOMATIC); Geçersiz döngü() Sensör verilerinin analogRead(A0) ile okunması; Hesaplama PID çıktısı myPID.Compute();

Ve aktüatörü PID çıkışına göre ayarlayın | @anaLogWrite(9, Çıkış); Özetle| @anaLogWrite(9, Output); In summary

PID Denetleyicisini Ayarlama Bir PID denetleyicisini ayarlamak, optimum performansa ulaşılana kadar orantılı, integral ve türev kazançlarının ayarlanmasını içerir. Bir sistemin adım girişlerine nasıl tepki verdiğine bağlı olarak kazançların ayarlanmasını içeren Ziegler-Nichols yöntemini kullanmak gibi ayarlama için çeşitli teknikler vardır - uygun ayarlama, sistem kararlılığı ve performansı için çok önemlidir! İstediğiniz performans hedefine ulaşana kadar kademeli olarak artırmadan önce sistem yanıtını gözlemleyene kadar küçük kazanç değerlerini başlatın.

5. Test ve Kalibrasyon

Test ve kalibrasyon, bir PID kontrolörünün en iyi şekilde çalıştığından emin olmanın ayrılmaz parçalarıdır. Gerçek proses koşullarını taklit eden bir ortam yaratmak; kontrol cihazınız üzerinde ilk testleri gerçekleştirin; gerekli ayarlamaları yapmak için performansını yakından gözlemleyin; Hassas ölçümleri/kontrol eylemlerini garanti etmek için sensörleri/aktüatörleri doğru bir şekilde kalibre edin, ardından tüm bu süreci ileride başvurmak üzere belgeleyin.

PID kontrolörleri, imalat ve gıda işlemeden HVAC'ye (ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme) kadar endüstrilerde uygulamalara sahiptir. PID kontrolörleri, üreticilerin plastik kalıplama veya metal işleme gibi işlemler sırasında hassas sıcaklık kontrolünü sürdürmelerine yardımcı olurken, gıda işlemcileri bunları istenen pişirme ve pastörizasyon sıcaklıklarını tutarlı tutmak için kullanırken, HVAC konfor ve enerji verimliliği için sıcaklıkları düzenler.

6. Sorun Giderme ve Bakım

Düzenli PID kontrol cihazı bakımı ve sorun giderme, sensör arızası, kablolama sorunları ve yanlış kazanç ayarlarının izlenmesi de dahil olmak üzere iyi çalışması için çok önemlidir. Tüm bileşenleri düzenli olarak kontrol edin, aşınmış parçaları bilinir öğrenilmez değiştirin ve uygun olduğunda ürün yazılımını güncelleyin - ayrıca doğru sonuçları korumak için sensörlerden/aktüatörlerden gelen okumalarda doğruluğu korumak için düzenli olarak yeniden kalibrasyon yapın.