Điều khiển vị trí dùng pid
Bạn đang xem: Điều khiển vị trí dùng pid
Sau nhiều nghiên cứu một giải pháp đã được kiếm tìm ra, đó là bộ điều khiển và tinh chỉnh động cơ dùng giải mã PID. Kỹ thuật tinh chỉnh và điều khiển PID tuy không phải là 1 trong những kỹ thuật điều khiển và tinh chỉnh mới, tuy vậy lại là kỹ thuật phổ biến nhất chuyên dùng để làm điều khiển các khối hệ thống trong công nghiệp như hệ thống lò nhiệt, tinh chỉnh và điều khiển tốc độ, vị trí, moment động cơ AC cùng DC. Một trong những lý bởi vì bộ tinh chỉnh và điều khiển PID trở nên thông dụng như vậy là vì tính đối kháng giản, dễ xúc tiến trên gần như vi xử lý nhỏ với hiệu năng thống kê giám sát hạn chế.
Cấu trúc bình thường của hệ thống vòng bí mật như sau:
Hình 1: kết cấu chung của hệ thống điều khiển vòng kín
Trong mẫu vẽ trên:
- Plant: là khối hệ thống cần được điều khiển
- Controller: hỗ trợ tín hiệu điều khiển cho Plant, được thiết kế với để điều khiển toàn thể đáp ứng của hệ thống.
Hàm truyền của bộ tinh chỉnh PID gồm dạng như sau:
Trong đó:
- KP: Độ lợi khâu tỷ lệ
- KI: Độ lợi khâu tích phân
-KD: Độ lợi khâu vi phân
Biến số (e) thay mặt cho không đúng số giữa giá chỉ trị mong muốn (R) và quý hiếm ngõ ra (Y). Không nên số này (e) sẽ được mang lại bộ điều khiển PID, với bộ tinh chỉnh và điều khiển này sẽ tính toán cả vi phân cùng tích phân của bộc lộ sai số này. Biểu thị (u) sẽ sở hữu được giá trị như sau:
Tín hiệu (u) sẽ tiến hành đưa đến đối tượng người dùng điều khiển với ta sẽ thu được một biểu đạt (Y) mới. Biểu đạt này vẫn lại được chuyển đến cảm ứng để giám sát ra không đúng số bắt đầu (e). Bộ tinh chỉnh và điều khiển lại giám sát các quý hiếm vi phân, tích phân của không nên số này. Quy trình cứ gắng lặp đi lặp lại.
Đặc tính của bộ điều khiển và tinh chỉnh P, I cùng D: bộ điều khiển phần trăm (KP) có công dụng làm giảm thời hạn lên và sẽ làm cho giảm, dẫu vậy không triệt tiêu, không nên số ngơi nghỉ trạng thái xác lập (steady- state error).
Bộ điều khiển và tinh chỉnh tích phân (KI) sẽ triệt tiêu không nên số làm việc trạng thái xác lập, cơ mà lại hoàn toàn có thể làm giảm chất lượng của thỏa mãn nhu cầu quá độ.
Xem thêm: Huyền Thoại Về " Con ĐườNg Tơ LụA, Con Đường Tơ Lụa
Bộ tinh chỉnh và điều khiển vi phân (KD) đã làm tăng cường mức độ ổn định của hệ thống, giảm độ vọt lố cùng tăng unique đáp ứng thừa độ.
Tác cồn của từng bộ điều khiển KP, KI, KD được trình bày trong bảng sau:
Thời gian lên | Độ vọt lố | Thời gian quá độ | Sai số xác lập | |
KP | Giảm | Tăng | Thay thay đổi nhỏ | Tăng |
KI | Giảm | Tăng | Tăng | Triệt tiêu |
KD | Thay đổi nhỏ | Giảm | Giảm | Thay đổi nhỏ |
Cần chú ý rằng trong bộ tinh chỉnh PID, sự những tác động này hoàn toàn có thể không bao gồm xác, vì KP, KI cùng KD phụ thuộc vào lẫn nhau. Thực ra, đổi khác một vào các thông số này có thể làm biến đổi tác đụng của hai thông số kỹ thuật còn lại.
Chỉnh định bộ tinh chỉnh PID bằng phương pháp Zeigler – Nichols: Ban đầu, đặt tất cả các độ lợi KP, KI, KD bởi 0. Tiếp nối tăng KP lên cho tới khi dành được giá trị độ lợi Ku, là độ lợi nhưng ở đó ngõ ra của hệ thống bắt đầu dao động với biên độ ko đổi. Ku và chu kỳ xê dịch Tu được dùng để tính toán các độ lợi KP, KI, KD phụ thuộc vào công thức sau.
Bộ điều khiển | KP | KI | KD |
P | Ku/2 | - | - |
PI | Ku/2.2 | Tu/1.2 | - |
PID | Ku/1.7 | Tu/2 | Tu/8 |
Driver PID cho hộp động cơ DC:
Hình 2: Sơ vật khối phần cứng
Trong mạch điều khiển và tinh chỉnh này, vi tinh chỉnh đóng vai trò quan trọng đặc biệt nhất. Nó nhận tín hiệu điều khiển và tinh chỉnh từ main board, biểu đạt hồi tiếp từ cồn cơ trải qua incremental encoder để thống kê giám sát ra cực hiếm PWM quan trọng xuất ra cho cỗ khuếch đại công suất điều khiển động cơ đạt tốc độ/vị trí hy vọng muốn. Như đã nói ở trên, PID là thuật toán điều khiển và tinh chỉnh khá đối chọi giản, vì chưng đó, ta có thể sử dụng những vi tinh chỉnh từ chiếc 8bit (8051, AVR, PIC16, PIC18) đến những dòng thời thượng hơn như dòng 16bit (dsPIC, PIC24) hoặc 32bit (ARM, PIC 32bit, AVR 32bit).
Incremental encoder cũng là bộ phận không thể thiếu hụt trong hệ thống, nó cung cấp tin về trạng thái hiện nay của khối hệ thống cho vi điều khiển. Encoder tất cả độ phân giải càng cao thì cho unique điều khiển càng tốt. Tuy nhiên, encoder có độ sắc nét cao thì cũng yêu thương cầu kỹ năng xử lý của vi điều khiển và tinh chỉnh cao hơn.
Khối công suất nhằm hỗ trợ điện áp chính xác điều khiển động cơ vận động dựa trên việc xử lý, đo lường và thống kê của vi điều khiển. Tùy theo công suất của động cơ cần điều khiển mà ta yêu cầu thiết khối này cho phù hợp.
