How to Make a PID Controller in Arduino-Step-by-Step Guide (باللغة الإنجليزية)

تعلم كيف تصنعهاوحدة التحكم في تعريف المعلماتفي أردوينو مع هذا الدليل الشامل. اتبع الإرشادات خطوة بخطوة لإنشاء وترميز وضبط وحدة تحكم للحصول على أفضل أداء للنظام

  1. المقدمة

المتحكم التناسبي المتكامل المشتق (PID) هو آلية أساسية تستخدم في جميع التطبيقات الهندسية لتحقيق استقرار النظام والأداء من خلال تقليل أي انحراف بين النقطة المحددة المطلوبة والمخرجات الفعلية للأنظمة. في هذا الدليل we#39; سأبحث في كيفية إنشاء واحدة بنفسك باستخدام أردوينو مع شرح كل خطوة بدقة لضمان فهمها بالكامل.

  2. المكونات المطلوبة

من أجل بناء وحدة تحكم PID مع أردوينو، ستكون العناصر التالية ضرورية: * لوحة أردوينو مثل أونو ضرورية

* أجهزة الاستشعار (مثل أجهزة استشعار درجة الحرارة ومقاوم الضوء).

* مشغلات (مثل المحركات والدايود المبتعث للضوء)

* لوح خشبي مزود بأسلاك شحن *

* الإمداد بالطاقة * برنامج Arduino IDE (برمجية)

  3. مكتبة PID (برمجيات).

قبل البدء: إنشاء بيئة أردينو قبل الشروع في مشروعك، تأكد من تحميل IDE أردينو على الكمبيوتر الخاص بك من موقعه الرسمي على الإنترنت -ثم تثبيت وإضافة مكتبة تعريف المنتج، وتوفير وظائف مصممة خصيصا لإدارة التحكم في تعريف المنتج بدون جهد.

تثبيت أردينو IDE:* تنزيل وتثبيت أردينو من Arduino.cc. 2.

إضافة مكتبة معرِّف المعلمات:* لإضافة مكتبات معرِّف المعلمات في مكتبة أردينو، انتقل إلى الرسم > إدراج المكتبة > إدارة المكتبات (بالنقر بزر الماوس الأيمن فوق رسم تخطيطي على شجرة مشروعك في IDE).

* إنشاء مؤسسة بريت بوغاردر#مكتبة تعريف الهوية الشخصية ل 39, بحث

  4. فهم التحكم في معرِّف المعلمات

يتضمن التحكم في تعريف الهوية الشخصي ثلاثة مصطلحات -نسبي (P)، متكامل (I)، ومشتق (D).

* مصطلح متكامل (I): يجمع الأخطاء السابقة لتقديم إجراءات تصحيحية ضد أي خطأ ثابت متبقي.

* الاشتقاق (D): يستبق مصطلح الاشتقاق الأخطاء المستقبلية بتتبع معدل تغيرها، والمساعدة على تثبيط استجابة النظام والتخفيف من تجاوز الحد.

بناء الدائرة: توصيل المستشعرات والمشغلات في أردوينو ينطوي بناء الدائرة الإلكترونية على ربط مختلف أجهزة الاستشعار والمشغلات مع لوحة أردوينو، بما في ذلك توصيل أجهزة الاستشعار والمشغلات باستخدام وحدة التحكم في تعريف المعلمات. هنا#هذا مثال تخطيطي يوضح نظام التحكم الآلي في درجة الحرارة باستخدام معرِّف المعلمات

1. قم بتوصيل جهاز استشعار درجة الحرارة بدبوس الإدخال التناظري على لوحة (أردينو)

2. قم بتوصيل المحرك مثل المروحة أو السخان في مسمار خرج رقمي وقم بتشغيل الطاقة. 3. لإكمال ذلك، إستعمل مصدر طاقة مناسب عند تشغيل نظام (أردوينو) الخاص بك

  5. اكتب كود التحكم في تعريف الهوية الشخصية

وبمجرد تجميع الدائرة، تتطلب كتابة رمز التحكم في تعريف الهوية الشخصي تهيئة المتغيرات، وتكوين مكتبات تعريف الهوية الشخصي، وكتابة حلقات التحكم الرئيسية.

1. بدء تشغيل المتغيرات ومكتبة تعريف الهوية الشخصية

#تشمل//تحديد المتغيرات ل PID بطريقتين = نقطة نقطة مزدوجة، مدخل ومخرج مع مجموعتين من المتغيرات Kp = 2، Ki = 5 و Kd = 1. تعريف الهوية الشخصية للمخرجات

إعداد فارغ () //ابدأ تشغيل المستشعر ودبابيس المشغل عن طريق استدعاء وظيفتين، وضع الدبوس (مسمار الاستشعار، إدخال) ؛ وضع الدبوس (مسمار التشغيل، مخرج) ؛

//تحديد نقطة تحديد درجة الحرارة الاولية عند 100.

1. كتابة رمز البدء والأتمتة الخاص بـ (تلقائي)

اكتب دالة الحلقة [الحلقة الفارغة ()]. //بدء تشغيل PID [myPID.SetMode(AUTOMATIC);].

اكتب وظيفة () كما يلي (1/0/1.5) ؛ 2. /كتابة مدخل قراءة قيمة مستشعر الاستشعار = قراءة مماثلة (مستشعر مسمار) ؛

//توليد ناتج تعريف الهوية المعلوماتية بالاتصال بـ myPID.Compute() ؛ التحكم في المشغل بخرج معرِّف المعلمات باستخدام الكتابة التناظرية (مشغل مسمار، مخرج) ؛

ضبط جهاز التحكم في الهوية الشخصية

تكوين معلمة تعريف المعلمات الصحيح -قيم Kp و Ki و Kd -ضروري للوصول إلى الأداء الأمثل لأي وحدة تحكم. هناك تقنيات مختلفة للضبط مثل التجربة والخطأ وطريقة زيغلر نيكولز التي قد تساعد.

1. [التجربة والخطأ]* للبدء بقيم صغيرة لـ Kp و Ki و Kd يجب أن تجرب أولاً.

قم بزيادة ضغط الدم تدريجياً حتى يبدأ نظامك بالتذبذب

ضبط كي لتقليل خطأ الحالة الثابتة.

* ضبط Kd بدقة لتقليل تجاوز الحد وتحسين الاستقرار.

1. باستخدام طريقة زيغلر -نيكولز، اضبط Ki و Kd مساويان للصفر قبل زيادة Kp حتى يحدث تذبذب للسعة الثابتة في نظامك.

* لاحظ الكسب الحرج (Kc) وفترة التذبذب (Pc).

* حساب بارامترات استبانة الأعراض التنفسية:

*Kp = 0.6* Kc* Ki = 2* Kp/Pc Kd = Kp*Pc/8.

الفحص والتنقيح

بمجرد كتابة الشفرة وضبطها على معلمات تعريف المعلمات، قم بتحميلها على أردوينو لاختبار سلوكها وفحص استجابتها قبل إجراء التعديلات اللازمة على معلمات تعريف المعلمات حسب الضرورة -وتشمل المشاكل الشائعة قراءات أجهزة الاستشعار غير الصحيحة، وتكوين الأسلاك غير السليم، وإجراءات التحكم غير المستقرة التي تحتاج إلى الاهتمام.

5. تطبيق الميزات المتقدمة

ولتعزيز وحدة التحكم في تعريف المنتج الشخصي، فكر في إضافة ميزات متقدمة، مثل ضبط الوقت الحقيقي باستخدام واجهات المستخدم أو أجهزة استشعار إضافية لتوفير تحكم أكثر تعقيدا. يمكن لشاشة العرض البلورية السائلة إظهار النقطة المحددة الحالية ومعلمات تعريف المعلمات بينما تسمح الأزرار بالتعديلات السريعة في السرعة.

1.

إضافة شاشة العرض البلورية السائل: (يتم دعم لوحة الأدوات المساعدة وشاشات أردينو المتوافقة):* قم بتوصيل شاشة العرض البلورية البلورية مباشرة بشاشة أردينو UNO U3U8 U2.

* تعديل الكود من أجل عرض قيم النقاط المحددة والمدخلات والمخرجات.

1. ضبط الوقت الحقيقي:* لضبط معلمات تعريف المعلمات بسرعة في الوقت الحقيقي. أضف فقط أزرار تزيد أو تنقص من قيمهم عند الضرورة.

* إدراج مدخلات الأزرار في تحديث بارامترات استبانة المعلومات الشخصية الخاصة بوظائف الحلقات.

  6. خاتمة

يتطلب بناء وحدة تحكم في أجهزة تعريف المعلمات باستخدام أردوينو عدة خطوات، من إعداد بيئتك وبناء الدوائر الكهربائية إلى كتابة التعليمات البرمجية وضبط المعلمات. باتباع هذا الدليل يمكنك بناء وحدة تحكم قوية في تعريف المعلمات تتمتع بأداء مثالي للنظام من خلال الضبط المتكرر والتحقق من الصحة ومع الممارسة تأتي الفرصة لتطبيق هذه المبادئ عبر التطبيقات التي تحسن الكفاءة والموثوقية -مما يؤدي إلى أنظمة تحكم أقوى!

).