Arduino'da PID Kontrol Cihazı Nasıl Yapılır Adım Adım Kılavuz

Nasıl yapılacağını öğreninPID denetleyicisibu kapsamlı rehber ile Arduino'da. Optimum sistem performansı için PID denetleyicinizi oluşturmak, kodlamak ve ayarlamak için adım adım talimatları izleyin.

  1. Giriş

Oransal-İntegral-Türev (PID) denetleyicisi, istenen ayar noktası ile sistemlerin gerçek çıktısı arasındaki herhangi bir sapmayı en aza indirerek sistem kararlılığı ve performansı elde etmek için mühendislik uygulamalarında kullanılan önemli bir mekanizmadır. Bu kılavuzda biz' Arduino kullanarak kendiniz nasıl bir tane oluşturabileceğinizi inceleyecek ve her adım tam olarak anlaşılmasını sağlayacak şekilde ayrıntılı bir şekilde açıklanacaktır.

  2. Gerekli Bileşenler

Arduino ile bir PID denetleyicisi oluşturmak için aşağıdaki öğeler gerekli olacaktır: * Uno gibi bir Arduino kartı gereklidir

* Sensörler (örn. sıcaklık sensörü ve fotodirenç).

* Aktüatörler (motor ve LED gibi)

* Jumper telleri ile breadboard *

* Güç kaynağı * Arduino IDE (yazılım)

  3. PID kütüphanesi (yazılım).

Başlamadan Önce: Arduino Ortamını Kurun Projenize başlamadan önce, Arduino IDE'nin resmi web sitesinden bilgisayarınıza indirildiğinden emin olun - ardından PID kontrolünü zahmetsizce yönetmek için özel olarak tasarlanmış işlevler sağlayan PID kitaplığını kurun ve ekleyin.

Arduino IDE'yi yükleyin: * Arduino'yu Arduino.cc'dan indirin ve yükleyin. 2.

PID Kitaplığı Ekle: * Arduino IDE içinde PID kitaplıkları eklemek için Sketch > Kitaplığı Dahil Et > Kitaplıkları Yönet'e gidin (IDE'deki Proje Ağacınızda Sketch'e sağ tıklayarak).

* Brett Beauregard' s PID kitaplığı, "PID" araması yapın.

  4. PID Kontrolünü Anlama

PID kontrolü üç terim içerir - Oransal (P), İntegral (I) ve Türev (D). Her biri genel kontrol eylemlerine kendi özel yollarıyla katkıda bulunur: P, I ve D.

* İntegral (I): İntegral bir terim, kalan herhangi bir kararlı durum hatasına karşı düzeltici eylemler sağlamak için geçmiş hataları toplar.

* Türev (D): Türev terimi, değişim oranlarını takip ederek gelecekteki hataları tahmin eder, sistem tepkisini azaltmaya ve aşmayı azaltmaya yardımcı olur.

Devrenin Kurulması: Arduino'da Sensörleri ve Aktüatörleri Bağlama Bir elektronik devre oluşturmak, PID denetleyicisi kullanarak sensörleri ve aktüatörleri bağlamak da dahil olmak üzere, çeşitli sensörleri ve aktüatörleri Arduino kartı ile birbirine bağlamayı içerir. İşte' PID kullanan otomatik bir sıcaklık kontrol sistemini gösteren örnek bir şema:

1. Bir Arduino kartındaki analog giriş pinine bir sıcaklık sensörü bağlayın.

2. Fan veya ısıtıcı gibi bir aktüatörü dijital çıkış pinine takın ve gücü açın. 3. Tamamlamak için, Arduino sisteminizi açarken uygun bir güç kaynağı kullanın.

  5. PID Kontrol Kodu Yazma

Devre monte edildikten sonra, PID kontrol kodunun yazılması, değişkenlerin başlatılmasını, PID kütüphanelerinin yapılandırılmasını ve ana kontrol döngülerinin yazılmasını gerektirir.

1. Değişkenleri ve PID Kitaplığını Başlatın:

#include // PID için Değişkenleri İki Şekilde Tanımlayın = Çift Ayar Noktası, Giriş ve Çıkış iki değişken seti ile Kp = 2, Ki = 5 ve Kd = 1. PID myPID(&Input&OutputSetpointKpKiKd&Direct);

Geçersiz kurulum() İki işlevi çağırarak sensör ve aktüatör pinlerini başlatın, pinMode(sensorPin, INPUT); ve pinMode(actuatorPin, ÇIKIŞ);

100'de bir başlangıç sıcaklık ayar noktası oluşturun.

1. PID Başlatma ve Otomatikleştirme Kodunu umplut myPID.SetMode(AUTOMATIC) yazın;

Write Loop Fonksiyonu [void loop() ]. PID'yi başlat [ myPID.SetMode(AUTOMATIC);].

Init Loop func() komutunu aşağıdaki gibi yazın... (1.0/1.5); 2. / Sensör değeri okuma girişini yaz = AnalogRead(sensorPin);

myPID.Compute() öğesini çağırarak PID çıktısı oluşturun; analogWrite(actuatorPin, Output) kullanarak aktüatörü PID çıkışı ile kontrol edin;

PID Denetleyicisini Ayarlama

Uygun PID parametre konfigürasyonu - Kp, Ki ve Kd değerleri - herhangi bir kontrolörün optimum performansına ulaşmak için çok önemlidir. Deneme yanılma ve Ziegler-Nichols yöntemi gibi yardımcı olabilecek çeşitli ayarlama teknikleri vardır.

1. [Deneme Yanılma]* Kp, Ki ve Kd için küçük değerlerle başlamak için önce denemeniz gerekir.

Sisteminiz salınmaya başlayana kadar Kp'yi kademeli olarak artırın.

Kararlı durum hatasını en aza indirmek için Ki'yi ayarlayın.

* Aşmayı azaltmak ve kararlılığı artırmak için Kd'ye ince ayar yapın.

1. Ziegler-Nichols Yöntemini kullanarak, sisteminizde sabit genlikli bir salınım meydana gelene kadar Kp'yi artırmadan önce Ki ve Kd'yi sıfıra eşit olarak ayarlayın.

*Hem kritik kazancı (Kc) hem de salınım periyodunu (Pc) not edin.

* PID Parametrelerinin Hesaplanması:

*Kp = 0.6 * Kc * Ki = 2 *Kp / Adet Kd = Kp * Adet/8

Test ve Hata Ayıklama

Kod yazıldıktan ve PID parametrelerine ayarlandıktan sonra, davranışını test etmek ve gerektiğinde PID parametrelerinde gerekli değişiklikleri yapmadan önce yanıtını incelemek için bir Arduino'ya yükleyin - yaygın sorunlar arasında yanlış sensör okumaları, yanlış kablolama yapılandırması ve dikkat edilmesi gereken kararsız kontrol eylemleri yer alır.

5. Gelişmiş Özellikleri Uygulayın

PID denetleyicinizi geliştirmek için, daha karmaşık kontrol sağlamak için kullanıcı arayüzleriyle gerçek zamanlı ayarlama veya ek sensörler gibi gelişmiş özellikler eklemeyi düşünün. Bir LCD ekran, mevcut ayar noktasını ve PID parametrelerini gösterebilirken, düğmeler anında hızlı ayarlamalara izin verir.

1.

LCD Ekran Ekleme: (Yardımcı Kart ve Arduino Uyumlu Ekranlar desteklenir): * Bir LCD ekranı doğrudan Arduino UNO U3U8 U2'ye bağlayın.

* Ayar noktası, giriş ve çıkış değerlerini görüntülemek için kodu değiştirin.

1. Gerçek Zamanlı Ayarlama: * PID parametrelerini gerçek zamanlı olarak hızlı bir şekilde ayarlamak için. Değerlerini gerektiği gibi artıran veya azaltan düğmeler eklemeniz yeterlidir.

* Döngü fonksiyonlarının PID parametrelerinin güncellenmesinde düğme girişlerini dahil edin.

  6. Son

Arduino kullanarak bir PID denetleyicisi oluşturmak, ortamınızı kurmaktan ve devre oluşturmaktan kod yazmaya ve parametreleri ayarlamaya kadar birkaç adım gerektirir. Bu kılavuzu izleyerek, yinelemeli ayarlama ve doğrulama yoluyla optimum sistem performansına sahip sağlam bir PID denetleyicisi oluşturabilirsiniz. Pratikle birlikte, bu ilkeleri verimliliği ve güvenilirliği artıran uygulamalarda uygulama fırsatı ortaya çıkar - bu da daha güçlü kontrol sistemlerine yol açar!

).