Bir PID denetleyicisi nasıl programlanır: Kapsamlı bir kılavuz.

1.PID KontrolüTeori: Teoriyi Anlamak

PID teorisi üç bileşene dayanır: oransal (P), integral (I) veya türev (D). Her bileşen sistem için çok önemlidir.

"Oransal Bileşen" terimi, hata ile orantılı bir sonuç üretir. Bu bileşen toplam hatayı azaltır, ancak tümünü ortadan kaldıramayabilir.

İntegral Bileşen terimi, geçmiş hataları hesaba katmak için kullanılır. Bu terim, oransal terimlerle giderilemeyen artık hataların ortadan kaldırılmasına yardımcı olur.

* Türev bileşeni: Bu terim, değişme hızlarına bağlı olarak gelecekteki hataları tahmin etmek için kullanılır. Bu, sistemin kararlılığını ve yanıt süresini iyileştirir.

PID denklemi matematiksel olarak şu şekilde ifade edilebilir:

$$

u(t) = K_p e(t) + K_i \int e(t) dt + K_d \fracde(t)dt

$$

Burada (u(t), kontrolün çıktısıdır, (e(t), hatadır ve (K_p), (K_i) ve (K_d) sırasıyla orantı, integral ve türev cinsinden kazançlardır.

2. Geliştirme Ortamını Ayarlayın

Bir PID programlamadan önce geliştirme ortamınızı ayarlamanız gerekir. İzlenecek adımlar şunlardır:

1.

Programlama dilini seçin: C, Python ve Arduino popüler seçeneklerdir.

2.

Donanım platformunu seçin: En yaygın platformlar Arduino veya Raspberry Pi'dir.

3.

Gerekli yazılımı ve kitaplıkları yükleyin. Arduino kullanıyorsanız Arduino IDE'yi ve ilgili kitaplıkları yükleyin.

3.PID Algoritması Uygulaması

PID algoritması birkaç aşamada uygulanır:

1.

Değişkenleri Başlatma : Ayar noktasını, PID kazancını ve proses değişkenlerini tanımlayın.

2.

PID Kontrol Döngüsünü Yazın

* Hata Terimlerinin Hesaplanması: (e(t), = "text"setpoint- "text"process değişkeni)

Oransal terimlerin hesaplanması: (P = K_ptimes e(t).

İntegralin hesaplanması: (I = K_i kez int E(t) Dt)

Türev teriminin hesaplanması: (D = K_d çarpı fracdet(t)dt)

PID terimleri şu şekilde özetlenebilir:

1.

Kontrol Çıkışlarını Uygulama: Kontrol çıkışlarını kullanarak sistemi ayarlayın.

PID denetleyici ayarı

En iyi performansı elde etmek için K_i ve K_d kazançlarını istenen değere ayarlayın. Bazı yaygın yöntemler şunlardır:

Ziegler Nichols yöntemi: Bu, ilk kazanımları veren sezgisel bir ayarlama tekniğidir.

* Pratik kullanım için ipuçları: Önce integral kazancını, ardından türev kazancını ayarlayın. Denetleyicilerin performansını yinelemeli olarak test edin ve iyileştirin.

Pratik Kullanım için Dikkat Edilmesi Gerekenler

Bir PID denetimi uygularken aşağıdakileri göz önünde bulundurun:

İntegral teriminin aşırı birikmesini önlemek için anti-kurmalı yöntemler kullanın.

* Türev Terimlerini Filtreleme: Alçak geçiren bir filtre kullanarak gürültüyü azaltın.

* Kararlılık ve Sağlamlık - Kararlı ve sağlam olduğundan emin olmak için denetleyiciyi çeşitli durumlarda test edin.

Proje Örnekleri

PID kontrolörlerinin iki örneği aşağıda gösterilmiştir:

1.

Sıcaklık kontrolü: Bir ısıtma sisteminin sıcaklığını düzenlemek için bir PID kullanın.

2.

Motor Hız Kontrolü: DC motorların hızını kontrol etmek için bir PID kontrolörü kullanılabilir.

4. Makalenin sonuç kısmı şöyledir:

Kontrol teorisini anlamak, bir geliştirme ortamı kurmak, algoritmayı oluşturmak ve PID denetleyicisini ayarlamak, bir PID programlamak için gereklidir. Bu adımları takip etmek, farklı uygulamalar için PID denetleyicileri tasarlamanıza ve uygulamanıza olanak tanır.