Truy cập ngày 19 tháng 12 năm 2008. ^ How to Program a PID Controller: A Comprehensive Guide.

1.Điều khiển PIDLý thuyết: Hiểu lý thuyết

Lý thuyết PID dựa trên ba thành phần: tỷ lệ (P), tích phân (I), hoặc đạo hàm (D). Mỗi thành phần là rất quan trọng cho hệ thống.

Thuật ngữ " thành phần tỷ lệ " Tạo ra một kết quả tỉ lệ với sai số. Thành phần này làm giảm tổng lỗi, nhưng nó có thể không thể loại bỏ tất cả.

Thuật ngữ thành phần tích phân được sử dụng để giải thích cho các lỗi trong quá khứ. Thuật ngữ này giúp loại bỏ những sai số còn lại mà không thể loại bỏ bằng tỷ lệ phần trăm.

* Thành phần phái sinh: Thuật ngữ này được sử dụng để dự đoán các lỗi tương lai dựa trên tốc độ chúng thay đổi. Điều này cải thiện sự ổn định của hệ thống và thời gian đáp ứng của nó.

Phương trình PID có thể được biểu diễn bằng toán học như sau:

$$

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

$$

Trong đó (u (t), là đầu ra của điều khiển, (e (t), là lỗi và (K_p), (K_i), và (K_d) tương ứng là lợi nhuận theo tỷ lệ, tích phân và đạo hàm.

2. Thiết lập môi trường phát triển

Bạn cần thiết lập môi trường phát triển trước khi lập trình PID. Đây là các bước phải làm:

1.

Chọn ngôn ngữ lập trình: C, Python và Arduino là các lựa chọn phổ biến.

2.

Chọn nền tảng phần cứng: Các nền tảng phổ biến nhất là Arduino hoặc Raspberry Pi.

3.

Cài đặt các phần mềm và thư viện cần thiết. Cài đặt Arduino IDE, và các thư viện liên quan, nếu bạn đang dùng Arduino.

3. Dùng thuật toán PID

Thuật toán PID được thực hiện trong nhiều giai đoạn:

1.

Khởi tạo các biến: xác định điểm đặt, độ lợi PID, và các biến quá trình.

2.

Viết vòng điều khiển PID

* Tính toán các thuật ngữ lỗi: (E (T), = " text" Setpoint - " text" Variable process)

Tính toán tỷ lệ: (P = K_ptimes E (t).

Tính toán tích phân: (I = K_i times int E (t) Dt)

Tính toán thuật ngữ phái sinh: (D = K_d times Fracdet (T) DT)

Các thuật ngữ PID có thể tóm tắt như sau:

1.

Áp dụng kiểm soát đầu ra: điều chỉnh hệ thống bằng cách sử dụng các đầu ra điều khiển.

Điều khiển PID

Để đạt được hiệu suất tốt nhất, điều chỉnh lợi ích K_i và K_d đến giá trị mong muốn. Một số phương pháp thông thường là:

Phương pháp Ziegler Nichols: Đây là kỹ thuật điều chỉnh heuristic mang lại kết quả ban đầu.

* Bí quyết để sử dụng thực tế: điều chỉnh độ lợi tích phân trước, và sau đó độ lợi đạo hàm. Kiểm tra lặp đi lặp lại và cải thiện hiệu suất của bộ điều khiển.

Xem xét sử dụng thực tế

Hãy xem xét những điều sau đây khi thực hiện điều khiển PID:

Sử dụng các phương pháp chống windup để ngăn chặn thuật ngữ tích phân từ trở nên tích lũy quá mức.

* Lọc các thuật ngữ đạo hàm: Giảm nhiễu bằng cách sử dụng một bộ lọc thông thấp.

* Ổn định và mạnh mẽ — Kiểm tra bộ điều khiển trong các tình huống khác nhau để đảm bảo nó ổn định và mạnh mẽ.

Những dự án

Hai ví dụ về các bộ điều khiển PID được trình bày dưới đây:

1.

Điều khiển nhiệt độ: Sử dụng PID để điều chỉnh nhiệt độ của một hệ thống sưởi ấm.

2.

Điều khiển tốc độ động cơ: Bộ điều khiển PID có thể được sử dụng để điều khiển tốc độ của động cơ DC.

4. Kết luận của bài là:

Hiểu được lý thuyết điều khiển, thiết lập một môi trường phát triển, tạo ra thuật toán và điều chỉnh bộ điều khiển PID là tất cả cần thiết để lập trình một PID. Làm theo các bước này sẽ cho phép bạn thiết kế và thực hiện bộ điều khiển PID cho các ứng dụng khác nhau.