Hastighedskontrol af DC -motor ved hjælp af PID -algoritme (STM32F4): 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:30

Hej allesammen, Dette er tahir ul haq med et andet projekt. Denne gang er det STM32F407 som MC. Dette er et afslutning på midt semester projekt. Håber du kan lide det.

Det kræver mange begreber og teori, så vi går først ind på det.

Med fremkomsten af computere og industrialiseringen af processer i menneskets historie har der altid været forskning for at udvikle måder at finjustere processer og endnu vigtigere på at kontrollere dem ved hjælp af maskiner autonomt. Formålet er at reducere menneskets involvering i disse processer og derved reducere fejlen i disse processer. Derfor blev feltet "Control System Engineering" udviklet.

Control System Engineering kan defineres som at bruge forskellige metoder til at styre driften af en proces eller vedligeholdelse af et konstant og foretrukket miljø, det være sig manuelt eller automatisk. Et enkelt eksempel kunne være at kontrollere temperaturen i et rum.

Manuel kontrol betyder tilstedeværelsen af en person på et sted, der kontrollerer de nuværende forhold (sensor), sammenligner den med den ønskede værdi (behandling) og tager passende handlinger for at opnå den ønskede værdi (aktuator)

Problemet med denne metode er, at den ikke er særlig pålidelig, da en person er tilbøjelig til fejl eller uagtsomhed i sit arbejde. Et andet problem er også, at hastigheden af processen, der startes af aktuatoren, ikke altid er ensartet, hvilket betyder, at den nogle gange kan forekomme hurtigere end krævet, eller nogle gange kan den være langsom. Løsningen på dette problem var at bruge en mikrokontroller til at styre systemet. Mikrokontrolleren er programmeret til at styre processen i henhold til givne specifikationer, forbundet i et kredsløb (skal diskuteres senere), fodrer den eller de ønskede værdier og styrer derved processen for at opretholde den ønskede værdi. Fordelen ved denne proces er, at der ikke kræves nogen menneskelig indgriben i denne proces. Hastigheden af processen er også ensartet.

Inden vi går videre, er det vigtigt på dette tidspunkt at definere forskellige terminologier:

• Feedbackkontrol: I dette system er input på et bestemt tidspunkt afhængigt af en eller flere variabler inklusive systemets output.

• Negativ feedback: I dette system trækkes referencen (input) og fejlen som feedback og input er 180 grader ude af fase.

• Positiv feedback: I dette system tilføjes referencen (input) og fejlen som feedback og input er i fase.

• Fejlsignal: Forskellen mellem det ønskede output og det faktiske output.

• Sensor: En enhed, der bruges til at registrere en bestemt mængde i kredsløbet. Det placeres normalt i output eller hvor som helst, hvor vi vil tage nogle målinger.

• Processor: Den del af kontrolsystemet, der udfører behandlingen baseret på den programmerede algoritme. Det tager nogle input og producerer nogle output.

• Aktuator: I et kontrolsystem bruges en aktuator til at udføre en hændelse for at påvirke output baseret på det signal, der frembringes af mikrokontrolleren.

• Closed Loop System: Et system, hvor en eller flere feedback loops er til stede.

• Open Loop System: Et system, hvor der ikke er nogen feedback loops.

• Rise Time: Den tid, output tager at stige fra 10 procent af signalets maksimale amplitude til 90 procent.

• Faldtid: Den tid, output tager til at falde fra 90 procent til 10 procent amplitude.

• Peak Overshoot: Peak Overshoot er den mængde, hvormed output overstiger dens steady state -værdi (normalt under systemets transiente respons).

• Afregningstid: Den tid, det tager output at nå sin steady state.

• Steady State Error: Forskellen mellem den faktiske output og den ønskede output, når systemet når sin steady state