Adaptívny/Prírastkový PID regulátor

[barokar]

Zdravím všetkých,
rád by som Vám predstavil môj návrh PID regulátora s možnosťou nastavenia dvoch regulačných módov:
- regulácia s využitím prírastkového regulátora (potrebné nastaviť parametre P, I a D)
- regulácia s využitím adaptívneho regulátora (J. Maršík†, V. Strejc†), (nie je potrebné nastavenie parametrov)

Popis zariadenia:
- Napájacie napätie 7 – 30 V
- Prúdový odber cca. 0,6 A
- Tri analógové vstupy so ziskom 0, 10 a 100 s možnosťou výberu (iba jeden súčasne)
- Dva výstupy v rozsahu 0 – 5V PWM a analógový v rozsahu 0 – 3V
- Nastavenie pre termočlánky typu J, K, S, R, T
- Nastavenie parametrov P, I a D v rozsahu -999,9 až +999,9 s krokom nastavenia 0,1
- Nastavanie žiadanej hodnoty 0 až 999,5 (napr. teploty, milivoltov, otáčok apod.) s krokom nastavenia 0,5
- Nastavenie vzorkovacej frekvencie 1 až 300 (max) vzoriek za sekundu pri prírastkovom PSD regulátore s krokom nastavenia 1
- Automatické nastavovanie vzorkovania pre adaptívny PSD regulátor v reálnom čase v závislosti od regulačnej odchýlky sústavy
- Automatické uloženie nastavených parametrov, veličín a režimu riadenia do pamäte
- Nastavenie režimov AUTO/MANUAL a RUN/STOP s LED indikáciou
- Akustická signalizácia stlačeného tlačidla

Zdrojové kódy firmwaru sú kompletne napísané v jazyku C vo vývojovom prostredí Code::Blocks a skompilované kompilátorom GCC GNU. Ladenie a následné „napálanie“ firmwaru do mikrokontroléra je realizované cez vývojové prostredie AVR Studio pomocou programátora AVR Dragon. Kompletný riadiaci systém je zložený z dvoch zdrojových kódov. Jeden je určený pre hlavnú riadiacu časť ktorá je vykonávaná mikrokontorlérom ATmega168 a ďalší je určený pre mikrokontrolér ATmega8, ktorý sa stará o zobrazovanie všetkých potrebných informácií na 7-segmentovom LED displeji. Schémy a DPS sú vytvorené v Eagle a vyrobené fotocestou (UV LEDs a POSITIV20).

regulácia teploty:
https://www.youtube.com/watch?v=lDy7KJuC-IM
Nastavenie parametrov:
https://www.youtube.com/watch?v=KmlJLK28a64

Viac fotiek vrátane schém:
https://picasaweb.google.com/1074791647 ... DRegulator

Vysvetlivky k blokovej schéme:
- uP - 8-bitový mikrokontrolér ATmega168
- ADC - AD prevodník
- DAC - DA prevodník
- OZ - operačné zosilňovače
- LSN - lineárny stabilizátor napätia
- INP - inverzná nábojová pumpa
- ZRN - zdroje referenčného napätia

[Washu]

Vyborna praca co dodat.
Si ochotny zverejnit teoriu k tym regulatorom, zbierku materialov z ktorych si cerpal? FW predpokladam ze si chces ponechat ale balicek materialu z ktoreho si vychadzal by snad pustit slo
A este otazka na C::B, podarilo sa ti rozbehnut debug cez JTAG v C::B? C::B pouzivam, je to vyborny editor ale ten debugger tomu chyba.

[barokar]

Ďakujem!
materiály z ktorých som čerpal:
Adaptívny:
Matematika s návrhom je v tomto článku:
MARŠÍK, J. - STREJC, V.: Application of Identification-free Algorithms for Adaptive Control*. In: Automatica, Vol. 25, No. 2, s. 273-277, 1989
nájdeš to tu: http://www.sciencedirect.com/science/ar ... 9889900812 - je to síce za platbu, ale dá sa to dohľadať aj na free stiahnutie.(Ak by si nenašiel, pošli SS s mailom a ti pošlem)

Teória:
BOBÁL, Vladimír – BÖHM, Jozef – PROKOP, Roman – FESSL, Jaromír: Praktické aspekty samočinne se nastavujících algoritmu: algoritmy a implementace. VITIUM, 1996 s. 242, ISBN 80-214-1299-2

KWASNIEWSKI, Janusz: Programmable Logic Controllers. Cracow 2002, s. 259, ISBN 83-86320-45-1

Åström, J. Karl – Hägglund, Tore: Advanced PID Control : ISA, 2006. 442 s. ISBN 1-55617-942-1

K prírastkovému:
KOZÁK, Štefan: Moderné a praktické prístupy realizácie PID regulátorov (2). In: ATP Journal. č. 5/2011
- je to len vylepšený pozičný PID (vhodnejší pre digitálne riadenie)

K C::B:

Tiež to používam iba ako editor, ladenie a pálenie robím cez AVRStudio. Ani som sa nepokúšal to rozbehať

[JanoL]

páči sa mi to je to pekné
Kávička

[mato3000]

pekná práca

[anonym4]

Výborná práca, pre mňa praktické použitie 100%.

[Thales]

Paráda. Dobře vymyšleno, uvedeny zdroje ze kterých bylo čerpáno, blokové schema... Jen škoda že to není zcela uvolněno.

[jenda23]

Velice pěkná práce určitě si zaslouží K+ jen pro termočlánky měříš teplotu svorek?

[Tuf]

PeKne urobený výrobok, popis, odkazy na literaturu aj výklad.
Pre ostatných: pre porovnanie pozrite na termperature control Isotech pre kalibračné lázne http://www.isotech.co.uk/files/document ... ile-26.pdf a https://www.youtube.com/watch?v=CQubp0X4x4U (toto nie je reklama, ale študijný materiál k tématu)
Kompenzácia teploty pri termočlánkoch viď napríklad http://www.tzb-info.cz/3115-teplota-a-jeji-mereni

[barokar]

Termočlánky vôbec práve nekompenzujem ( z počiatku som s nimi ani nerátal). Prioritne išlo o pripojenie iných zdrojov signálu a vlastne iba o demonštrovanie implementácie adaptívnych a prírastkových algoritmov pre PID regulátor.

[ToGe]

V pripade, ze by ste mali zaujem uverejniť popis Vasho PID regulatora v ATP Journali, ozvite sa. Aktualne pripravujeme junove cislo, ktore sa bude venovat prave priemyselnym regulatorom.
Anton Gerer
sefredaktor ATP Journal
gerer@hmh.sk

[pin]

Pekná ukážka toho, že cesta k zaujímavému vlastnému výrobku sa nemôže vyhnúť pochopeniu teórie. Veľa úspechov, barokar!

[jaromir]

Tak teda toto by som na tomto fore necakal. Ozaj zaujimava konstrukcia.
Kde sa daju najst zdrojaky?

[Ivan_Ryger]

pred časom som niečo podobné riešil na ATMEGA 16 podľa Atmelovskej aplikačnej poznámky, no určite to nie je také sofistikované. Páči sa mi to.

http://www.atmel.com/Images/doc2558.pdf

[Ivan_Ryger]

Dobrý deň, zaujal ma Váš článok o adaptívnom PID regulátore. Bohužiaľ, nemám prístup k ScienceDirect článku. Mohol by som Vás poprosiť o jeho kópiu?
Taktiež by ma potešilo, ak by som sa mohol pozrieť na zdrojový kód. Hodil by sa pre inšpiráciu, chcem ovládať spätnoväzobne jeden motor.
Ináč, tá schéma zverejnená na PicasaWebe je dosť rozmazaná.

Ďakujem.
S pozdravom:
Ivan Rýger

[barokar]

Zdravím,
kto má záujem o zdrojáky, nech mi napíše do súkromnej správy svoj e-mail, následne zašlem.
V prílohe matematika k adapt. PID

@Ivan_Ryger: schéma na picasawebe sa dá zoomnuť pomocou ikony "lupa"

[JozefH07]

Dobrý deň, pekný článok i obdivuhodná práca. Bolo by možné nahliadnúť do zdrojového kódu (stačí niečo okolo PID), prípadne ho niekto mate? Chcel by som regulovať teplotu horúceho vzduchu a ako inšpirácia a čiastočná pomôcka by to potešilo.

Prajem pekný deň
Jozef

[maestro33]

Ahojte, ospravedlnujem sa za otvorenie tejto temy ale nakolko autor uz nema existujuce konto, tak sa s nim nemam ako skontaktovat..
Nemate nahodou niekto z Vas na neho konkakt, alebo este lepsie zmienene zdrojaky?

Pracujem na jednom projekte a rad by som videl aplikovany adaptivny regulator..

[pocitujlasku]

maestro33: teoreticky sa vies s nim skontaktovat, ked kliknes na youtube odkazy - nechat mu koment, alebo skusit vyuzit to, ze youtube a gmail konta su prepojene.

[maestro33]

dakujem, pozrem to