Izveidojiet PID kontrolieri NI myRIO-Hardware

Izveidojiet dokumentu pats - šķīrējtiesas bezmaksas pakalpojums (Jūnijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Izveidojiet PID kontrolieri NI myRIO-Hardware


Uzziniet, kā īstenot savu vienkāršo PID kontrolieri. Šajā rakstā mēs koncentrēsies uz aparatūru: NI myRIO un hobiji DC servo motors.

Šajā īsajā rakstu sērijā mēs ieviesīsim vienkāršu PID kontrolieri, izmantojot LabVIEW ar Hobby DC servo motora palīdzību. Mēs pielāgosim servo, noņemot iekšējo kontrolieri un aizstājot vienu, ko mēs veiksim, mēs paši. Šajā rakstā mēs ātri iepazīstinām jūs ar PID kontroli un veicam nepieciešamo aparatūras darbību. Nākamajā rakstā tiks aplūkota programmatūra un ieviešana.

PID kontrole

Pasaule, kurā mēs dzīvojam, ir ārkārtīgi dinamiska un bieži vien ir grūti izmērīt, nemaz nerunājot par kontroli.

Iedomājieties elektromotoru, kad tas tika izgatavots, tam bija mehāniskas pielaides, kas līdz ar izmērāmām neprecizitātēm. Turklāt, mainoties vides mainīgajiem, tā būs arī motora reakcija un uzvedība.

Šīs izmaiņas vai neprecizitātes atsevišķi var radīt ierīci, kas reizēm darbojas labi, un dažkārt neizdod to, ko mēs sagaidām. Tādēļ mūsu ierīcei ir jābūt spējīgai pielāgoties vai vienkārši kontrolēt.

Ja mēs vēlamies regulēt procesus vai kontrolēt kustīgās ierīces, piemēram, iepriekš minēto mehānisko piemēru, mēs izmantojam ārēju ierīci vai programmatūras moduli, ko bieži dēvē par kontrolieri.

Iespējams, ka vispopulārākā kontrolieru izmantošanas metode akadēmiskajās un rūpniecības nozarēs ir PID kontrolierīce.

PID ir Proporcionāls integrālis-atvasinājums. Šī kontroles metode izmanto atgriezeniskās saites cilni, kas salīdzina vēlamo vērtību ar faktisko vērtību, lai atrastu jebkuru kļūdu, kuru pēc tam mēģina samazināt. Tā kā kļūda kļūst mazāka un mazāka, process vai ierīce tuvojas vēlamajam stāvoklim. Ja jūs vēlaties lasīt par PID vadības tehniskajām detaļām, lūdzu, skatiet šo rakstu.

Prasības

Lai sekotu līdzi, jums ir jābūt šādai aparatūrai:

  • NI myRIO iegultā aparatūras ierīce
  • Hobijs DC servo motors, ka jums ir labi ar demontāžu un pielāgošanu
  • Jumper vadi
  • 10kOhm rezistori (x2)
  • Lodēšana / stacija

Turklāt, ja jums ir siltuma sašaurināšanās caurules un / vai izolācijas lente, tas var arī noderēt.

1. attēls. Šī eksperimenta iestatīšana

Par mūsu "Plant"

Pārvaldītāju kontekstā bieži vien kontrolēto ierīci sauc par "iekārtu". Tas ir mantots termins (iedomājieties lielu ķīmisku rūpnīcu ar procesiem, kas jākontrolē), ko jūs joprojām bieži varat atrast literatūrā.

Hobija servo būs mūsu rūpnīca. Bet pirms mēs pārietu uz to, kā mēs to izmantojam, apspriedīsim pielāgojumus, kas mums vajadzīgi, lai veiktu vispirms un aptvertu kādu fona.

Lielākajā daļā gadījumu standarta analogajā DC servo būs op-amp bāzes kontrolieris, kas atrodas korpusā. Papildus tam būs rotējošais potenciometrs, lai noteiktu pašreizējo pozīciju, kas vajadzīga, lai saņemtu atsauksmes. Mēs pielāgosim šo kontrolieri, lai to varētu izmantot kaut ko citu, nevis tā sākotnējo mērķi.

Ja esat dzirdējuši par "nepārtrauktas rotācijas" servos mainīšanu, iespējams, jūs zināt, kur tas notiek. Mūsu grozījumi ir nedaudz atšķirīgi, jo potenciometru saglabāsim sākotnējā atrašanās vietā, nevis noņemsim to pavisam.

Mūsu plāns šeit ir pielāgot iekšējo servo kontrolieri tā, lai mēs varētu kontrolēt ātrumu, nevis pozīciju. Lai to paveiktu, mēs nomainīsim potenciometra vadus ar pāris 10kOhm rezistoru, kas pievienoti sprieguma dalītājam, kas nodrošina fiksētu izejas spriegumu (pretstatā potenciometram, kas rada izejas spriegumu, kas mainās, kad servo rotē). Tas ļaus iekšējam kontrollerim vienmēr uztvert pozīcijas nobīdi.

Nosūtot tipiskos servo impulsus, mēs iegūsim iespēju kontrolēt ātrumu, nevis pozīciju.

Attēlā 2 un 1. tabulā ir parādīts, kā paredzēts, ka standarta servomehānis darbosies bez jebkādām pielāgojumiem.

2. attēls. Vienkārša servo kontrole caur PWM

1. tabula. Standarta servo uzvedība

2. tabulā parādīts, kā tas reaģētu pēc pielāgojumiem attiecībā uz vienām un tām pašām izejvielām. T šajā gadījumā ir iestatīts uz 20 mSec (50 Hz atsvaidzes intensitāte).

2. tabula Servo uzvedība pēc pielāgošanas

Pielāgošana

Tagad, kad mums ir priekšstats par to, kas mums jādara, īstenosim to praksē. Lai sagatavotu DC servo vadību ārēji, izpildiet šīs darbības:

1. Atskrūvējiet servomotora apakšējo daļu un noņemiet aizmugurējo korpusu. Tad atrodiet potenciometru (tam vajadzētu būt savienotam ar servo rotējošo daļu) un identificēt trīs vadus, kurus tas ir savienots ar dēli.

2. Atvienojiet šos trīs vadus no 1. posma, ņemot vērā, kāda lodēšanas spilventiņš novieto katru vadu (it īpaši vidējo!). Ja varat, mēģiniet uzņemt bildes, kā jums iet, ja jums ir nepieciešams atsaukties uz savu darbu.

3. attēls. Servo ar aizmugurējo vāciņu noņemts.

3. Pievienojiet abus 10kOhm rezistorus kopā, kā parādīts 4. attēlā, padarot to vidējo savienojumu atsevišķu kāju. Pēc izvēles varat savienot lodēšanu, lai pārliecinātos, ka tas ir fiksēts vietā. Tas veidos sprieguma dalītāju, kas nodrošina pusi no sprieguma starp abiem rezistoriem.

5. attēls. Potenciometra nomaiņa ar sprieguma dalītāju.

5. Lodot (vai citā veidā piestiprināt) trīs piestiprinātos potenciometra savienojumus ar džemperu vadiem, lai nākamajā solī mēs varētu savienot tos ar myRIO.

6. attēls. Jumta savienotāji, kas pielodēti potenciometra vados, lai viegli savienotu ar myRIO.

6. Savienojiet iepriekš ievilktus džemperu vadus ar NI myRIO MXP Paplašinājuma paneli. Ventilatora (tīrīšanas) vads no potenciometra (manā gadījumā balts) jāiet uz A1 A ostas A. Pārējie divi ir jāpieslēdz pie zemes un 5V. Ņemiet vērā, ka jūs varat izvēlēties citu metodi, lai fiziski izveidotu savienojumu ar myRIO, kamēr vadi dodas uz pareizajiem savienojumiem.

7. Izmantojiet trīs papildu džempera vadus, lai attiecīgi pieslēgtu servo savienotājam melno, sarkano un balto vadu uz zemi, 5V un AO0. Atkal, jūs varat izmantot dažādus līdzekļus, lai fiziski saskanētu ar myRIO tik ilgi, kamēr savienojumi ir vienādi.

Ja jūs izpildījāt norādījumus, jums vajadzētu būt kaut kas līdzīgs iestatījumam, kas parādīts 7. attēlā.

7. attēls. Pilna servo pielāgošana un savienojuma iestatīšana eksperimentā.