Điều khiển vị trí dùng pid

      63
Một trong số những vấn đề từng làm chống mặt tổ xây dựng robot giữa những năm qua là robot chạy bất ổn định, vừa bắt đầu lập trình chạy được lúc chạy thêm 1 vòng nữa thì lại bị lỗi, lúc Pin đầy robot chạy giỏi , pin yếu một chút thì lại chạy sai. Bài toán dừng tại một vị trí đúng mực nào đấy bên trên sân cũng khá quan trọng, mặc dù robot lại khi thì dừng địa điểm này, thời gian lại ngừng dừng vị trí kia.

Bạn đang xem: Điều khiển vị trí dùng pid


Sau nhiều phân tích một giải pháp đã được kiếm tìm ra, sẽ là bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ dùng lời giải PID. Kỹ thuật điều khiển PID tuy không phải là một trong kỹ thuật tinh chỉnh và điều khiển mới, mà lại lại là kỹ thuật thịnh hành nhất chuyên dùng làm điều khiển các hệ thống trong công nghiệp như hệ thống lò nhiệt, điều khiển tốc độ, vị trí, moment bộ động cơ AC với DC. Trong những lý bởi bộ điều khiển PID trở nên phổ cập như vậy nguyên nhân là tính solo giản, dễ tiến hành trên đa số vi xử lý nhỏ với hiệu năng thống kê giám sát hạn chế.

Cấu trúc thông thường của hệ thống vòng kín như sau:

*

Hình 1: kết cấu chung của khối hệ thống điều khiển vòng kín

Trong hình vẽ trên:

- Plant: là khối hệ thống cần được điều khiển

- Controller: cung cấp tín hiệu điều khiển cho Plant, được thiết kế theo phong cách để điều khiển tổng thể đáp ứng của hệ thống.

Hàm truyền của bộ điều khiển PID bao 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) đại diện thay mặt cho không đúng số giữa giá chỉ trị mong muốn (R) và quý hiếm ngõ ra (Y). Không nên số này (e) đã được mang tới bộ điều khiển PID, và bộ tinh chỉnh này sẽ giám sát cả vi phân cùng tích phân của biểu đạt sai số này. Dấu hiệu (u) sẽ có giá trị như sau:

*

Tín hiệu (u) sẽ được đưa đến đối tượng người tiêu dùng điều khiển và ta đang thu được một biểu thị (Y) mới. Dấu hiệu này vẫn lại được gửi đến cảm ứng để đo lường ra không đúng số mới (e). Bộ tinh chỉnh và điều khiển lại đo lường và thống kê các quý hiếm vi phân, tích phân của không đúng số này. Quá trình cứ núm lặp đi lặp lại.

Đặc tính của bộ tinh chỉnh P, I và D: cỗ điều khiển phần trăm (KP) có tính năng làm giảm thời hạn lên với sẽ làm giảm, dẫu vậy không triệt tiêu, không nên số sinh hoạt trạng thái xác lập (steady- state error).

Bộ điều khiển tích phân (KI) đã triệt tiêu không nên số làm việc trạng thái xác lập, nhưng lại có thể làm giảm quality của đáp ứng nhu cầu quá độ.

Xem thêm: Patch Pes 2013 Mới Nhất 2018, Tải Game Download Pes 2013 Full Crack

Bộ tinh chỉnh và điều khiển vi phân (KD) sẽ làm tăng cường độ ổn định của hệ thống, bớt độ vọt lố với tăng unique đáp ứng vượt độ.

Tác đụng của mỗi bộ tinh chỉnh và 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 đổi nhỏ

Tăng

KI

Giảm

Tăng

Tăng

Triệt tiêu

KD

Thay đổi nhỏ

Giảm

Giảm

Thay thay đổi nhỏ

Cần để ý rằng vào bộ tinh chỉnh PID, sự các tác động này rất có thể không chủ yếu xác, vị KP, KI với KD dựa vào lẫn nhau. Thực ra, biến đổi một vào các thông số này rất có thể làm chuyển đổi tác cồn của hai thông số kỹ thuật còn lại.

Chỉnh định bộ điều khiển và tinh chỉnh PID bằng phương thức Zeigler – Nichols: Ban đầu, đặt toàn bộ các độ lợi KP, KI, KD bằng 0. Tiếp nối tăng KP lên cho tới khi đạt được giá trị độ lợi Ku, là độ lợi cơ mà ở đó ngõ ra của hệ thống ban đầu dao hễ với biên độ ko đổi. Ku với chu kỳ dao động Tu được dùng để đo lường 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 đồ gia dụng khối phần cứng

Trong mạch điều khiển và tinh chỉnh này, vi tinh chỉnh đóng vai trò quan trọng nhất. Nó thừa nhận tín hiệu điều khiển từ main board, tín hiệu hồi tiếp từ cồn cơ thông qua incremental encoder để đo lường và thống kê ra quý giá PWM cần thiết xuất ra cho bộ khuếch đại công suất điều khiển động cơ đạt tốc độ/vị trí ý muốn muốn. Như đã nói sống trên, PID là thuật toán tinh chỉnh khá đơn giản, vì đó, ta rất có thể sử dụng những vi điều khiển và tinh chỉnh từ mẫu 8bit (8051, AVR, PIC16, PIC18) đến các dòng cao cấp hơn như dòng 16bit (dsPIC, PIC24) hoặc 32bit (ARM, PIC 32bit, AVR 32bit).

Incremental encoder cũng là phần tử không thể thiếu hụt trong hệ thống, nó cung cấp tin về trạng thái hiện nay của hệ thống cho vi điều khiển. Encoder gồm độ phân giải càng cao thì cho chất lượng điều khiển càng tốt. Tuy nhiên, encoder có độ phân giải cao thì cũng yêu thương cầu năng lực xử lý của vi tinh chỉnh cao hơn.

Khối công suất nhằm hỗ trợ điện áp chính xác điều khiển động cơ vận động dựa trên bài toán xử lý, giám sát của vi điều khiển. Phụ thuộc vào công suất của hộp động cơ cần tinh chỉnh và điều khiển mà ta đề xuất thiết khối này đến phù hợp.