PID Denetleyicisi Nasıl Yapılır: Yeni Başlayanlar İçin Kapsamlı Kılavuz

Bu kapsamlı kılavuzla bir PID denetleyicisinin nasıl yapıldığını öğrenin. PID kontrolünün ilkelerini anlayın, donanımı kurun, algoritmayı yazın, denetleyiciyi ayarlayın ve sisteminizi test edin. Endüstriyel kontrol sistemleri ve çeşitli uygulamalar için mükemmeldir.

1. Giriş

Giriş mes Oransal-İntegral-Türev (PID) kontrolörü, endüstriyel bir kontrol döngüsü geri besleme mekanizmasıdır. İstenen ayar noktası ile ölçülen proses değişkeni değerleri arasındaki hataları sürekli olarak hesaplar ve bu tutarsızlıkları gidermek için orantılı, integral ve türev terimlerine dayalı düzeltme uygular. PID kontrolörleri, diğer uygulama alanlarının yanı sıra sıcaklık, motor hızı ve proses kontrollerinde önemli bir rol oynar.

2. PID Kontrolünü Anlama

PID kontrolü, Oransal (P), İntegral (I) ve Türev (D) olmak üzere üç farklı parametre içerir. Oransal kontrol, herhangi bir mevcut hata değeriyle orantılı çıktı değerleri üretirken, İntegral terim geçmiş hata birikimine bakarken, Türev terim değişim oranına dayalı olarak gelecekteki hataları tahmin eder. Bir PID kontrolörü ve#39; 'nin matematiksel gösterimi burada görülebilir:

$$U(t) = K_p, E(t), + K_iint E(t), Dt + K_d de(t)dt burada U kontrol çıkışı ve E hatadır; K sırasıyla oransal kazanç ve K_d diferansiyel kazançtır.

3. Gerekli Bileşenler

Bir PID denetleyicisi oluşturmak için aşağıdaki öğelere ihtiyaç duyulacaktır. * Arduino gibi bir mikrodenetleyici de işe yarayabilir;

* Sensörler: Sensör tipleri uygulamanıza bağlıdır (örneğin sıcaklık sensörü veya döner kodlayıcı).

Aktüatörler: Süreçleri düzenlemek için kullanılan cihazlar (örneğin motorlar ve ısıtıcılar).

* Güç Kaynağı: Hem mikrodenetleyici hem de aktüatör işlevlerini desteklemek için yeterli güç kaynağı.

* Yazılım: Arduino IDE ve PID kütüphaneleri

4. WASP 21 donanımının kurulması

Aktüatörleri Bağlayın: Gerektiğinde uygun sürücüleri veya röleleri kullanarak aktüatörleri doğrudan mikrodenetleyicinizin çıkış pinlerine bağlayın.

3. Güç Kaynağı: Hem mikrodenetleyiciye hem de aktüatörlere güvenilir güç sağlamak için hem voltaj hem de akım değerlerinin uygulamanızın gereksinimlerini karşıladığından emin olun.

PID Algoritmanızı Yazın

1. Kitaplıkları İçe Aktar: Arduino eskizinizde gerekli tüm kitaplıkların bulunduğundan emin olun.

1. Değişkenleri Tanımlayın: Değişkenleri ayar noktası, giriş ve çıkış ayarlarına ayarlayın.

Çekici ayar noktası çift ayar noktası giriş/çıkış.

1.

PID Nesnesini Başlat: Parametrelerini kullanarak bir PID nesnesi oluşturun ve yapılandırın.

PID myPID (&giriş, &çıkış, &ayar noktası, Kp, Ki, Kd ve DIRECT);

1. On Set Function (Ayar Fonksiyonu): Bu ayar fonksiyonunda bir PID kontrol cihazını yapılandırırken.

1. Bu işlevi kullanarak PID kontrol döngüsünü oluşturun.

Geçersiz Döngü(); input = analogRead(sensorPin); myPID.Compute();

analogWrite(actuatorPin, çıkış); *

5. Bir PID Denetleyicisini Ayarlama

PID kontrolörünün ayarlanması, istenen kontrol performansı elde edilene kadar (K_p), (K_i) ve (K_d) olmak üzere üç parametresinin ayarlanmasını içerir. Yaygın bir yaklaşım Ziegler-Nichols tekniğidir; Bu, sistem salınımı başlayana kadar (K_p ) artırmadan önce (K_i ) ve (K_d ) sıfıra eşit olarak ayarlanmasını içerir, belirli formüllere dayalı olarak bu KPID parametrelerinde daha fazla ayarlama uygulanmadan önce.

1. İlk Test ve Hata Ayıklama

 PID denetleyicisini çalıştırın. Kodu doğrudan mikrodenetleyiciye yükleyin, PID kontrolünü kapatın. 2. Sonraki adımlar (test etme ve hata ayıklama).

3. Sonuçlar ve PID parametrelerini gerektiği gibi ayarlayın 3.

Gerektiği Gibi Sorun Giderme Bilinen Sorunları Giderme

Sensör okumalarındaki gürültü, aktüatör doygunluğu ve kararlılığı.

6.Uygulamalar ve Örnekler

PID denetleyicileri, çeşitli gerçek dünya durumlarında kullanılan çok yönlü araçlardır. Örneğin, sıcaklık kontrol sistemlerinde, ısıtıcılara sağlanan gücü ayarlayarak istenen sıcaklıkları korumak için kullanılırlar; benzer şekilde, motor hız regülasyonunda PID kontrolleri, doğrudan uygulanan voltajı değiştirerek motor hızlarını düzenleyebilir. Bu tür örnekler PID kontrolünü göstermektedir.#39; çok yönlülüğü ve etkinliği.

7. Sonuç

Bir PID denetleyicisi kurmak, ilkelerini anlamayı, gerekli donanımı kurmayı, PID algoritmasını yazmayı, denetleyicinizi ayarlamayı ve sistemini test etmeyi gerektirir. Bu adımları dikkatli ve verimli bir şekilde atarak, bir PID denetleyicisi tasarlamak, alternatiflerinden daha fazla güvenilirlik ve performansa sahip birkaç uygulamaya yol açabilir.