Cómo hacer un controlador PID: guía comprensiva para principiantes

Aprenda cómo hacer un controlador PID con esta guía comprensiva. Entender los principios del control PID, configurar el hardware, escribir el algoritmo, ajustar el controlador y probar el sistema. Perfecto para sistemas de control industrial y diversas aplicaciones.

1. introducción

Un controlador proporcional, integral y derivado (PID) es un mecanismo de retroalimentación de lazo de control industrial. Calcula continuamente los errores entre los valores deseados de ajuste y los valores medidos de las variables de proceso y aplica la corrección basada en términos proporcionintegrales y derivados para hacer frente a esas discrepancias. Los controladores PID juegan un papel esencial en la temperatura, velocidad del motor y controles de proceso entre otras áreas de aplicación.

2. Comprensión del Control PID

El control PID involucra tres parámetros distintos, proporcional (P), Integral (I), y derivada (D). A PID controller& (en inglés)#39;s representación matemática se puede ver aquí:

$$U(t) = K_p, E(t), + K_iint E(t), Dt + K_d de(t) Dt donde U es la salida de control y E es error; K es ganancia proporcional y K_d es ganancia diferencial respectivamente.

3. Componentes necesarios

Para crear un controlador PID, se necesitarán los siguientes elementos. * un microcontrolador como Arduino también puede funcionar;

* sensores: los tipos de sensores dependen de su aplicación (Sensor de temperatura o codificador rotatorio, por ejemplo).

Actuadores: dispositivos utilizados para regular procesos (por ejemplo motores y calentadores).

* fuente de alimentación: fuente de alimentación suficiente para soportar las funciones de microcontrolador y actuador.

* Software: librerías de Arduino IDE y PID

4. Hardware WASP 21

Conecta los actuadores: conecta los actuadores directamente a los pines de salida de tu microcontrolador usando los controladores o relés apropiados según sea necesario.

3. Fuente de alimentación: para proporcionar energía fiable tanto al microcontrolador como a los actuadores, asegúrese de que tanto su voltacomo su corriente cumplen con los requisitos para su aplicación.

Escribir el algoritmo PID

1. Bibliotecas de importación: asegúrese de que todas las bibliotecas necesarias están presentes en su dibujo de Arduino.

1. Variables de definición: Variables de configuración a valores de ajuste, de entrada y salida.

Punto de ajuste atractivo doble punto de ajuste entrada/salida.

1.

Inicializar objeto PID: crear y configurar un objeto PID usando sus parámetros.

PID myPID(&input, &output, &setpoint,Kp, Ki, Kd and DIRECT);

1. Función de ajuste (función de ajuste): cuando se configura un controlador PID en esta función de ajuste.

1. Establecer el bucle de control PID usando esta función.

Void Loop(); Entrada = entrada analógica (sensorPin); MyPID.Compute ();

AnalogWrite (actuatorPin, salida); *

5. Afinun controlador PID

Ajustar el controlador PID implica ajustar sus tres parámetros de (K_p), (K_i), y (K_d), hasta que se haya alcanzado el rendimiento de control deseado. Un enfoque común es la técnica de Ziegler-Nichols; Lo que implica establecer (K_i) y (K_d) igual a cero antes de aumentar (K_p) hasta que comience la oscilación del sistema, antes de aplicar ajustes adicionales a estos parámetros KPID basados en fórmulas específicas.

1. Pruebas y depuración iniciales

 Ejecuta el controlador PID. Carga código directamente en el microcontrolador, desactiva el control PID. 2. Pasos posteriores (pruebas y depuración).

3. Resultados y ajuste los parámetros PID según sea necesario 3.

Solucionar problemas según sea necesario solucionar problemas conocidos

Ruido en las lecturas del Sensor, saturdel actuador y estabilidad.

6. Aplicaciones y ejemplos

Los controladores PID son herramientas versátiles usadas en varias situaciones del mundo real. Por ejemplo, en los sistemas de control de temperatura se utilizan para mantener las temperaturas desemediante el ajuste de la potencia suministrada a los calentadores; De manera similar, los controles PID de regulación de velocidad del motor pueden regular las velocidades del motor alterando el voltaaplicado directamente. Tales ejemplos demuestran PID control's versatiy eficacia.

7. conclusión

Establecer un controlador PID requiere entender sus principios, instalar el hardware necesario, escribir el algoritmo PID, ajustar tu controlador y probar su sistema. Al tomar estos pasos cuidadosa y eficientemente el diseño de un controlador PID puede conducir a varias aplicaciones con mayor confiabilidad y rendimiento que sus alternativas.