كيفية إنشاء جهاز تحكم في الهوية الشخصية

1. جهاز التحكم في الهوية

المتحكم النسبي المتكامل المشتق (بالإنجليزية: PID) هو شكل شائع الاستخدام من أنظمة التحكم الصناعية، وغالبًا ما يوجد في آليات التغذية الراجعة لدائرة التحكم مثل متحكم PID. وهي تعمل على الحفاظ على المخرجات المطلوبة من الأنظمة عن طريق تقليل الخطأ بين النقطة المحددة ومستويات العملية المتغيرة -وهو أمر ضروري عند التحكم في درجة الحرارة أو الضغط أو التدفق أو أي متغيرات عملية أخرى بدقة. تلعب أجهزة التحكم في تعريف المعلمات دورًا أساسيًا في الحفاظ على الأنظمة عند الخرج المطلوب مع تلبية متطلبات النقطة المحددة مع عدم وجود أخطاء بين متغيرات النقطة المحددة ومتغيرات العملية حيث تكون المستويات المتغيرة لهذه النقطة ضرورية. تؤدي أجهزة التحكم في معرفات البيانات دورها الحاسم عندما يكون التحكم الدقيق مطلوباً على درجة الحرارة أو الضغط أو التدفق أو متغيرات العمليات الأخرى بالدقة المطلوبة عند التحكم في درجات الحرارة أو التحكم في متغيرات العمليات الأخرى التي تتطلب الدقة مثل درجات الحرارة أو تعديلات الضغط التي يتم إجراؤها عن طريق آليات التغذية الارتجاعية الحلقي للتحكم في معرفات البيانات المدمجة للتحكم في آليات التغذية الارتجاعية الحلقي داخل نظم التحكم الصناعية حيث تكون درجة الحرارة الدقيقة ( ويتطلب تدفق الضغط أو متغيرات العمليات الأخرى تعديلات دقيقة على أساس تعديل النقاط المحددة في مقابل النقاط المحددة لها، مع ضرورة حدوث أدنى قدر من الأخطاء بين إعدادات النقطة المحددة وإعدادات العملية المتغيرة عندما تتطلب هذه الإعدادات ضبط دقيق في مقابل نقاطها المحددة مع الإبقاء على الإعدادات في حدود دقتها المحددة عند التحكم في درجات الحرارة ( يتطلب تدفق أو تدفق الضغط تعديلات دقيقة من داخل الأنظمة لأن هذا يسمح بتقليل النقطة المحددة مقابل النقاط المحددة بدقة دقيقة بدلاً من متغيرات العملية التي تتطلب تنظيماً دقيقاً يجب أن تكون بدقة ضمن النطاق اللازم

2. Understanding PID Control Theory (باللغة الإنجليزية)

تتكون نظرية التحكم في تعريف الهوية الشخصي من ثلاثة عناصر، نسبي ومتكامل ومشتق. الناتج النسبي يتوافق مباشرة مع قيم الخطأ الحالية في حين تكامل التراكم الأخطاء الماضية على مر الوقت للقضاء على أخطاء الحالة الثابتة المتبقية في حين أن المشتق يتنبأ الأخطاء المستقبلية على أساس معدل التغيير التنبؤات الخطأ من أجل سلاسة التحكم في الإنتاج وتعزيز استقرار النظام. رياضياً تبدو معادلة معرِّف المعلمات هكذا:

$$روف هنا u(t) تساوي K_p = K_i + u(t)، حيث K_p هي الكسب النسبي والتكامل K_i واكتساب المشتقة K_d على التوالي ؛$$rov

3. اختيار المكونات

قبل البدء في بناء وحدة تحكم PID، it's ضروري لتجميع المكونات المطلوبة معا:* المتحكم الدقيق: اختر إما متحكم أردوينو أو متحكم راسبيري Pi لأنها ستعمل بمثابة دماغ المتحكم PID.

* أجهزة الاستشعار: اختر أجهزة استشعار لتسجيل متغيرات العمليات بدقة، مثل أجهزة استشعار درجة الحرارة مثل المزدوجات الحرارية أو أجهزة الاستشعار التي تعمل بالنظير المشعّ أو أجهزة الاستشعار التي تعمل بالضغط.

* المشغِّلات: اختر المشغِّلات لتنظيم متغيرات العمليات، مثل المحركات أو السخانات أو الصمامات.

* مصدر الطاقة: لتشغيل المتحكم الدقيق والمكونات الأخرى بفعالية. تأكد من وجود مصدر طاقة موثوق به.

* الأجهزة الإضافية: عند شراء معدات إضافية مثل المقاومات أو المكثفات أو الموصلات.

تصميم وتجميع تصميم وتجميع الدائرة الدائرة أمر ضروري لبناء وحدة تحكم تعريف المنتج. ابدأ برسم رسم تخطيطي يصور جميع الوصلات بين أجهزة التحكم الدقيقة وأجهزة الاستشعار والمشغلات ومصدر الطاقة ؛ التأكد من توصيل جميع المكونات بشكل آمن والتقيد باحتياطات السلامة التي تمنع حدوث دائرة قصر أو تلف ؛ تجميع في النهاية على لوح تجزئة أو لوحة دوائر مطبوعة (PCB) للحصول على حلول دائمة.

4. برمجة جهاز التحكم في الهوية الشخصية

تتضمن برمجة وحدة التحكم في تعريف المعلمات كتابة خوارزميتها وتطبيقها على منصة وحدة تحكم دقيقة مثل أردينو أو راسبيري باي باستخدام لغات البرمجة مثل سي ++ لأردينو أو بايثون لراسبيري باي، على التوالي. توفر العديد من منصات المتحكم الدقيق مكتبات تعريف الهوية الشخصية التي تجعل التنفيذ أكثر بساطة -على سبيل المثال أردوينو#توفر مكتبة تعريف الهوية الشخصي 39 وظائف لضبط تعديلات اكتساب تعريف الهوية الشخصي وكذلك حساب المخرجات على أساس الأخطاء في الوقت الحقيقي.

#تشمل//حدد متغيرات PID كأرقام مزدوجة: Setpoint, Input and Output are required while double Ki and Kd values (Kp = 2, Ki = 5 and Kd = 1) يجب أيضاً تعريفها لإنشاء myPID(&Input&Output+Setpoint&KiKDKd Day DIRECT).| DIRECT).

إعداد الفراغ () ؛ بدء تشغيل PID myPID.SetMode(تلقائي) ؛ حلقة فارغة () بيانات جهاز استشعار القراءة الخاصة به باستخدام أداة القياس (A0) ؛ حساب ناتج تعريف الهوية الشخصية myPID.Compute() ؛

وقم بضبط المشغل وفقًا لرقم خرج خلاصة القول| @anaLogWrite(9, Output); In summary

ضبط وحدة التحكم في تعريف المعلمات يتضمن ضبط وحدة التحكم في تعريف المعلمات ضبط المكاسب النسبية والمتكاملة والمشتقة حتى يتم الوصول إلى الأداء الأمثل. هناك العديد من التقنيات للضبط مثل استخدام طريقة زيغلر -نيكولز التي تنطوي على تحديد المكاسب على أساس كيفية استجابة النظام لمدخلات الخطوة -الضبط الصحيح أمر بالغ الأهمية لاستقرار النظام وأدائه! ابدأ بقيم كسب صغيرة حتى ملاحظة استجابة النظام قبل زيادتها تدريجيًا حتى تصل إلى هدف الأداء المطلوب.

5. اختبار ومعايرة

يعتبر الاختبار والمعايرة جزءًا لا يتجزأ من التأكد من أن وحدة تحكم تعريف المعلمات تعمل بشكل مثالي. تهيئة بيئة تحاكي ظروف العمليات الفعلية ؛ إجراء اختبارات أولية على جهاز التحكم لديك ؛ أن يراقب أداءه عن كثب لإدخال التعديلات اللازمة ؛ معايرة أجهزة الاستشعار/المشغلات بدقة لضمان القياسات/إجراءات التحكم الدقيقة، ثم توثيق هذه العملية بأكملها للرجوع إليها في المستقبل.

ولأجهزة التحكم في أجهزة تحديد الهوية الشخصية تطبيقات عبر الصناعات، من التصنيع وتجهيز الأغذية إلى التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. تساعد أجهزة التحكم في تعريف المنتج المُصنعين على الحفاظ على التحكم الدقيق في درجة الحرارة أثناء عمليات مثل القالب البلاستيكي أو معالجة المعادن بينما يستخدمهم مجهزي الطعام للحفاظ على ثبات درجات حرارة الطهي المرغوبة ودرجات حرارة البسترة بينما ينظم HVAC درجات الحرارة للراحة وكفاءة الطاقة.

6. استكشاف الأخطاء وإصلاحها والصيانة

الصيانة المنتظمة لمتحكم تعريف المعلمات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها أمر ضروري لعمله بشكل جيد، بما في ذلك مراقبة عطل المستشعر ومشاكل الأسلاك وإعدادات الكسب غير الصحيحة. التحقق من جميع المكونات بانتظام، واستبدال أي أجزاء مهترئة بمجرد أن تصبح معروفة وتحديث البرامج الثابتة عند الاقتضاء -وكذلك إعادة المعايرة بانتظام للحفاظ على الدقة في القراءات من أجهزة الاستشعار/مشغلات للحفاظ على نتائج دقيقة.