ساخت کنترلر دما PID فازی با AVR [آموزشی]

[zizi110]

پاسخ : ساخت کنترلر دما PID فازی با AVR --- آموزشی ---

سلام خدمت دوستانم
خواهش دارم از punisher عزیز که این تاپیک رو ادامه بدهند.
کمک خیلی بزرگی هست ...

مرسی

[Mahdi.Faani]

پاسخ : ساخت کنترلر دما PID فازی با AVR --- آموزشی ---

عرض سلام و وقت بخیر دارم خدمت تمامی دوستان حاضر در انجمن
متاسفانه مدت نه چندان کوتاهی!!!( ) نتونستم به سایت سر بزنم و شرمنده شما عزیزان شدم...
قصد دارم این بار با انرژی بیشتر مطالب رو خدمتتون ارائه بدم...
فقط ی نکته باقی می مونه...بنده مطالب رو خودم تایپ میکنم و از جایی کپی برداری نمیکنم ... همینطور تمام تصاویر و نمودارها رو هم خودم رسم میکنم به همین خاطر وقت زیادی رو باید صرف هر کدوم از پست ها کنم(البته خدای نکرده به هیچ عنوان هیچ قصدی از گفتن این جمله ندارم!)...به همین خاطر ازتون تقاضا میکنم اگه مایل به ادامه مباحث هستید آمادگی خودتون رو اعلام کنید...حداقل 5 نفر هم باشید من با جون و دل مباحث رو ادامه میدم...این بار اصولی تر و به همراه جزئیات بیشتر...فقط بدونم که صحبت ها مخاطب داره...همین کافیه...
ارادتمند شما...

[sadeghmojtabaei]

پاسخ : ساخت کنترلر دما PID فازی با AVR --- آموزشی ---

سلام.

یعنی شما اینقدر این مطالبو دست کم گرفتید.5 نفر. به نظر من این مطلب خیلی بیشتر از اینا مخاطب داره. پست اول شما الان حدود 40 تا تشکر خورده. تازه خیلی ها مهمانن خیلی ها هم یادشون میره تشکر بزنن.

در ضمن اگر کسی سوال نپرسه حتما دلیلش کمبود مخاطب نیست. شاید (البته حتما) توضیحات شما خیلی خوب بوده.

[Mahdi.Faani]

پاسخ : ساخت کنترلر دما PID فازی با AVR --- آموزشی ---

دوست عزیز متشکرم از لطفتون :redface:
منظورم اینه که تا آخر حداقل 5 نفر بمونن
الان شما اولین نفری هستید ک استقبال کرده....
من با همون 5 نفر حاضرم شروع کنم...
هرکس ک مایل هست اعلام کنه تا استارتشو بزنیم...

[زوار]

پاسخ : ساخت کنترلر دما PID فازی با AVR --- آموزشی ---

با سلام بچه ها که خیلی وقت منتظرند،شما گرفتار بودید امیدوارم زودتر شروع کنید

[mostafa6369]

پاسخ : ساخت کنترلر دما PID فازی با AVR --- آموزشی ---

با تشکر از مهدی جان امیدوارم تا مرحله عملی اون ادامه داشته باشه
ممنون

[305500]

پاسخ : ساخت کنترلر دما PID فازی با AVR --- آموزشی ---

با سلام
من هم به این بحث به شدت علاقه مند هستم لطفا شروع کنید

[explode]

پاسخ : ساخت کنترلر دما PID فازی با AVR --- آموزشی ---

سلام اقا مهدی پستتون 5تا تشکر خورد حداقل ما 5نفر پایه ایم بسم الله... :nerd: :biggrin: :mrgreen:

[Mahdi.Faani]

پاسخ : ساخت کنترلر دما PID فازی با AVR --- آموزشی ---

سلام خدمت همگی..امروز یه جمع بندی ااز مطالب قبلی گفته شده رائه میکنم...
تا اینجای کا هرجاشو سوال دارید بپرسید تا ابهامات برطرف بشه...

[Mahdi.Faani]

کنترل کننده مشتق گیر (Derivative Controller)

عرض سلام دارم به تمامی دوستای این تاپیک....
بدون مقدمه برم سر ادامه مطلب
-----------------------------------------------

کنترلر مشتق گیر :

تا الان دو بلوک تشکیل دهنده کنترلر PID رو با هم مرور کردیم.میرسیم به بلوک سوم و آخر
این کنترلر معادله ای شبیه به معادله زیر داره:

چرا میگم شبیه؟
چون که اگه این معادله رو به حوزه لاپلاس ببریم تابع تبدیلی مساوی با : D=s*Kd داره.خب به نظر شما ساختن مداری با این معادله مشخصه امکان پذیره؟
خیر.از کنترل خطی میدونیم که چنین سیستمی علی (Casual) نیست پس در نتیجه قابل ساخت به صورت عملی هم نیست و فقط روی کاغذ میشه ساختش!
ابتدا در مورد تئوری و در نهایت سراغ مدار عملی این کنترلر میریم.
(در پرانتز بگم که اطلاع از تبدیل لاپلاس خیلی به فهم مطالب کمک میکنه.اگر نیاز بود حتما بگید تا در موردش صحبت کنیم)

در تئوری میبینیم که خروجی سیستم برابر حاصلظرب یک عدد ثابت در مشتق سیگنال خطا هستش. عدد ثابت از ضرب Kp در Td بدست میاد:

Kd=Kp*Td

Td در واقع زمان مشتق گیری هستش.این پارامتر در طراحی کنترلر PID استفاده میشه که به جاش مفصلا در موردش صحبت میکنیم.
اصول کار: این کنترلر ابتدا از سیگنال خطا مشتق میگیره یعنی در واقع جهت گیری خطا رو تشخیض میده.سپس اون رو در یک گین ضرب میکنه (تقویت یا تضعیف) و اونو به سیستم اعمال میکنه.خب یعنی چی؟یعنی اینکه اگه خطای سیستم در حال افزایش باشه ، مثلا یک موتور الکتریکی داره یک سیستم رو درایو میکنه، بار روی موتور در حال افزایشه (به هر طریقی) این یعنی اینکه خطای ورودی به کنترل کننده در حال افزایشه چون که وقتی بار روی موتور زیاد میشه سرعت موتور کمتر میشه و خطای سیستم (که برابر بار مقدار مطلوب منهای مقدار خروجی هست) افزایش پیدا میکنه.خب تا اینجا فهمیدیم که چطور افزایش یا کاهش خطا رو پیدا کنیم.
بعد از پیدا کردن شیب تغییرات خطا ، مقدار اون رو در یک گین (که مقدارش رو ما باید تعیین کنیم) ضرب میکنه و به سیستم اعمال میکنه.
مثال: فرض کنید که موتور در حال کاره.بار اعمالی به موتور زیاد میشه. با افزایش بار موتور، خطا هم زیاد میشه در نتیجه به علت تغییرات مثبت خطا ، مشتق خطا هم مقداری مثبت پیدا میکنه.با ضرب این مقدار مثبت در یک عدد و اعمال اون به سیستم، به کاهش روند کندتر شدن سرعت موتور کمک میکنیم.یعنی اینکه یک سیگنال کنترلی از روی تغییرات خطا تولید میکنیم و در واقع با نوعی پیش بینی روند سیستم به بهبود سیستم کمک میکنیم!
حالا فرض کنید که بار اعمالی به موتور کم بشه.اتفاقی که میقته اینه که سرعت موتور افزایش پیدا میکنه.در نتیجه خطا منفی میشه (چرا؟) . در نتیجه مشتق خطا مقداری منفی پیدا میکنه.پس در نهایت سیگنال کنترلی از کنترلر مشتق گیر مقداری منفی داره.با اعمال این سیگنال منفی به سیستم در واقع ولتاژ اعمالی به موتور رو کم میکنیم تا سرعت موتور کم بشه.

حمع بندی:

کنترلر مشتق گیر یا D یکی از بلوک های سازنده PID هست و بر اساس جهت گیری آینده خطا تصمیم گیری میکنه و در واقع بر اساس نوعی پیش بینی از آینده عمل میکنه.

بادآوری: کنترلر تناسبی بر اساس وضعیت فعلی خطا و کنترلر انتگرالی بر اساس وضعیت گشذته خطا تصمیم گیری میکنند .

به نظر خیلی کنترلر جالبی میاد ولی باید در استفاده از اون به شدت احتیاط کرد.بنا به دلایلی که در زیر گفته میشه.
1-اگر در سیستم نویز وجود داشته باشه استفاده از این کنترلر منتفی میشه.
2- در مواردی که تغییراتی در خطا وجود نداره این کنترلر هیچ کارایی نداره.

خب به نظر شما چرا نویز باعث میشه که ما از خیر این کنترلر بگذریم؟جوابشو شما بگید.حتما در موردش فکر کنید.



پ ن: ببینید حتما هرجا سوال داشتید بپرسید.نگران به هم ریختگی تاپیک نباشید.مطالب مهم در پست اول لینک شده اند پس تا دلتون میخاد پست بذارید و بپرسید. :nice: :nice:
برمیگردم خدمتتون

[Mahdi.Faani]

مطالب سری اول

تمام مطالب عنوان شده در تاپیک تا به اینجا رو در یک PDF حمع آوری کردم....
از لینک زیر دانلود نمایید:

دانلود کنید


یه مرور نسبت به مطالب قبلی داشته باشید.تا اینجا هر جا سوالی داشتید باز هم تاکید میکنم...حتما بپرسید...

[Mahdi.Faani]

پاسخ : ساخت کنترلر دما PID فازی با AVR --- آموزشی ---

سلام خدمت همه عزیزان
پاسخ سوالی که در پست قبل گذاشته بودم:

چرا استفاده از کنترلر مشتق گیر در محیط هایی که نویز زیادی دارند مناسب نیست؟

چون که طبق اصول کاری مشتق گیر ، باید از سیگنال خطا مشتق گیری بشه و با سیگنال های موازی باخودش جمع بشه.خب تا اینجا ک مشکلی نیست...
حالا تصور کنید که نویز به ورودی این مشتق گیر وارد بشه...چه اتفاقی میفته؟
به این تصاویر نگاه کنید:

اگر از این سیگنال ها مشتق گیری کنیم خروجی خواهیم داشت با تغییرات بسیار زیاد...به تغییرات شیب سیگنال نویز نگاه کنید.میبینید که در هر لحظه شیب هایی با اندازه بسیار بزرگ داره که هر لحظه حتی علامت این این مقادیر هم عوض میشه...به عنوان مثال تصور کنید که از سیگنال تصویر دوم مشتق گیری کنیم.این سیگنال یک سینوسی بعلاوه نویز هست.مقدار مشتق یک سیگنال سینوسی در هر لحظه مشخصه و یک عدد کراندار کوچک هست ولی نویز چطور؟؟؟؟
نویز سیگنالی هست که شیب های بیار تند داره و هر لحظه جهت این شیب ها تغییر میکنه...پس در خروجی این کنترلر یک عدد کراندار بعلاوه یک عدد بسیار بزرگ و نامعلوم داریم...حالا اگه این سیگنال به سیتم وارد بشه چه اتفاقی میفته؟
جواب اینه که سیستم دچار شوک های ناگهانی میشه و دچار آسیب میشه...

پس نتیجه مهم اینه که این کنترلر علی رغم خواص جالبی که داره میتونه بعضی مواقع دردسر ساز بشه پس باید ابتدا در مورد فرایندی که قراره کنترل بشه اطلاعاتی بدست بیاریم و بعد انتخاب کنیم که از چه ترکیب کنترل کننده ای استفاده کنیم...

پست بعدی در مورد انتخاب انواع این ترکیب ها بر حسب نوع فرایند هست...
به امید دیدار...
موفق باشید

[sahel2013]

پاسخ : ساخت کنترلر دما PID فازی با AVR --- آموزشی ---

با سلام
لطفا ادامه بدید


با تشکر

[Mahdi.Faani]

پاسخ : ساخت کنترلر دما PID فازی با AVR --- آموزشی ---

با سلام
اونقدر زمان گذشته که اینگار صد سال گذشته باشه
مطالب در ذهنم فراموش شدن
باز هم جای تشکر هست که بعد سال ها از اغاز این تاپیک برگشتید و پست ادامه دادید

سلام دوست عزیزم
نه دیگه واقعا 100 سال؟؟؟؟ oo: قبول دارم دیر به دیر پدیت میکنم...بله حق با شماست
ولی یه موردی هم هست اینه که وقتی پست میذارم هم تعداد تشکر ها کمه هم اینکه اصلا کسی پست نمیذاره...

یه PDF آماده کردم و لینک دانلود واسش گذاشتم...تا به حال 83 بار دانلود شده..کسایی که دانلود کردن کاربر سایت بودن دیگه...هیچگس نیومد یه پست بذاره بگه آقا فلان جا رو بهتر بود اینجور مینوشتی یا حداقل اگه حوصله پست گذاشتن ندارن یه تشکر بزنن که منم دلگرمی بگیرم...
خب این معنیش چیه؟یا همه مطالبی رو که میذارم بلدن که پست نمیذارن و سوال بپرسن...یا اینکه اصلا نمیتونم خوب و شیوا توضیح بدم....اگه خوب توضیح نمیدم خب بپرسن ازم..چه اشکالی داره...وقتی خودم سوال میپرسم و میگم جوابش رو حتما بذارید اینجا...هیچکس پست نمیذاره..خب این معنیش چیه؟یا اصلا بازدید نداره یا اینکه ...
به هر حال من روی حرفم هستم...شما استقبال کنید من هم با انرژی بیشتری تاپیک رو ادامه میدم....مخلص شما هم هستم...

لطفا با زبانی عامیانه و پر تمثیل مطالب رو بیان کنید تا با جزوه ها فرق داشته باشه
وگرنه جزوه در این موضوع توی نت زیاده

بله چشم حتما...خیلی خیلی خوشحال هم شدم که بالاخره کسی انتقاد کرد از من!!! :nerd:

توضیحات رو ادامه بدید ... ولی اصل کار .. کار کردن با نرم افزار های مربوطه برای تعیین ضرایب
و به صورت مثال مطالب رو بیان کنید جوری که بتونیم از اب و گل درایم

خب بله...ابتدا باید بیس کار رو بگذرونیم تا بعد برسیم به نرم افزار...ما هنوز تو همون ابتدای کار گیر کردیم...چون با سرعت جلو نمیریم!

لطفاا و خواهشا هیچ کس این کامنت منو تشکر نزنه که ناراحت میشم
تشکر نیاز نیست

باشه چشم ولی اینجا تشکر میکنم...شما اولین نفری هستید که داره انتقاد میکنه و پیشنهاد میده...به امید اینکه تمام دوستان هم شرکت کنن در مباحث...

[Mahdi.Faani]

کنترل کننده PID و روش های تنظیم آن

عرض سلام دارم خدمت همه دوستان عزیز
بعد از ی وقفه طولانی دیگه (ببخشید دیگه به بزرگی خودتون :biggrin به ادامه بحثمون برسیم

کنترلر PID چیست؟

تا اینجا که با خواص و ساختار سه عنصر سازنده این کنترلر آشنا شدیم.
حالا باید بدونیم این عناصر رو با چه ترکیبی کنار هم بچینینم تا دقیقا کاری که میخوایم رو واسمون انجام بده.
به نظرتون تعداد حالت های ممکن طراحی یه کنترلر از خانواده PID چند تاست؟
میشه 6تا ...درست میگم؟(ریاضی دبیرستان! :mrgreen

سوالی ک پیش میاد اینه که از کجا بدونیم واسه چه کاری کدوم یکی از این 6 تا حالت رو انتخاب کنیم؟
خب اول اینو بگم این 6 تا حالت روی کاغذ ممکن هست و در عمل بعضی از حالات اصلا استفاده نمیشه.

خب اول بریم شر حالات غیر ممکن رو بکنیم:
از کنترلر I و D هیچ وقت به تنهایی استفاده نمیشه.(چرا؟)
یه حالت دیگه هست که از ترکیب P و D حاصل میشه: PD.اینم به ندرت استفاده میشه و در کاربردهای معمول استفاده ای نداره.
خب پس تصمیم گیریمون راحت تر شد.

الان با سه حالت روبرو هستیم: P و PI و PID

پایه ثابتش که P هست رو قبلا باهاش آشنا شدیم ;-)
به نظرم بهتره واسه اینکه مطالب درهم و برهم بیان نشه یه جدول اماده کنم:

اینو ببینید تا به به توضیحاتش برسیم:

خب این جدول به نوعی خلاصه از مطالب قبلی محسوب میشه.تنها نکته ای که باید بدونید اینه که واسه هر کاری چه نوعی از این خانواده رو انتخاب کنیم؟
به زودی جواب این سوال رو خواهم نوشت.اول بریم سراغ کالبد شکافی خود PID: :job:
بلاک های سازنده رو شناختیم.سه بلاک P ، I و D
خصوصیاتشونو هم میدونیم.تنها در صورتی این ها رو ترکیب میکنیم که نقاط ضعف یکی از این بلاک ها سیستم رو به جایی که نباید برسونه.یعنی در واقع با ترکیب این ها قصد داریم کاری کنیم که نقاط ضعفشونو پوشش بدیم و در کل یه کنترلر خوب بدست بیاریم.
جهت ساخت یک PID از سه عنصر سازنده آن چندین توپولوژی وجود داره : موازی ، انتگرال گیر در مسیر خطا ، مشتق گیر در مسیر خروجی و PID با اثر متقابل.

4 نوع ترکیب متفاوت که باز هرکدوم از این ها هم معایب و مزایی دارند.چیزی که تو کتاب ها مطرح میشه ترکیب موازی هست.فعلا ما هم با همین ترکیب کار میکنیم ولی در آینده به بررسی ترکیبات دیگه هم میپردازیم.

ترکیب موازی:
در این توپولوژی تمام سیگنال های خروجی از هر کدوم از بلاک ها با جمع میشوند و یک سیگنال کنترلی تولید میکنند.این سیگنال همونه که باید به محرک ارسال بشه.(نگید محرک چیه!تو پستای قبل توضیح دادم! )

یک شماتیک از هم از ترکیب موازی داشته باشیم:

خب دیگه.شکل گویای همه چیز هست.سیگنال خطا که تولید شد وارد کنترلر میشه.به یک میزان به هر سه عنصر سازنده وارد میشه و در نهایت هم خروجی هر سه عنصر با هم جمع میشوند.حالا ممکنه ترکیب کنترلر که شما میخواید PI باشه.خب کافیه ضریب Kd که در شکل هم دیده میشه رو صفر کنید تا باز هم یک کنترلر PI با ترکیب موازی داشته باشید.
نکته: داخل شکل اون قسمت که نوشته Process Variable ... اون قمست نمایانگر فیدبک گرفته شده از خروجی هست.
شکل موازی PID در واقع چیزی هست که توی کتاب ها گفته میشه و واسه شروع هم از این ترکیب استفاده میکنند ..چون که آسون تره و قابل فهم تره.ولی شکل صنعتی اون کاملا با شکل موازی تفاوت داره.از اون 4 مدل که خدمتتون عرض کردم به جز موازی اون سه تای دیگه ترکیبات صنعتی هستند که ایشالا همشونو بررسی میکنیم.
پس الان میتونیم یک معادله واسه PID موازی بنویسیم:

اینم تبدیل لاپلاسش:

به معادله بالا دقت کنید:
سه تا ضریب داریم : Kp و Ki و Kd
این سه تا رو به عنوان وزنه هایی در نظر بگیرید که میتونن تعیین کنند که هر کدوم از قسمت های P و I و D چقدر میتونن تاثر گذار باشند.هرکدوم که مقدار بزرگتری داشته باشند باعث میشند که خصوصیت کلی PID به سمت اون بلاک نزدیک تر بشه.

مثلا فرض کنید که ضریب Ki=1.5 و Kp=1 و Kd=0.2
اگه این کنترلر رو به یک سیستم وصل کنیم و بخوایم کنترلرش کنیم خروجی سیستم بسیار شبیه به حالتی خواهد بود که از یک کنترلر I استفاده کنیم.یعنی یک خروجی نوسانی و حتی ممکنه ناپایدار!

پس اینکه هر بلاک با چه وزنی کار کنه اهمیت داره.

انواع روش های تنظیم وجود داره به اسم زیگلر-نیکولز (اسم دو دانشمند) ، انتگرال مربع خطا ، انتگرال قدر مطلق خطا ، انتگرال قدر مطلق خطا همراه با تاثیر زمانی ، انتگرال مربع خطا همراه با تاثیر زمانی ، استفاده از نرم افزار DIGEST ، استفاده از نرم افزار MATLAB و .....

این مبحث رو به پست بعدی موکول میکنیم.اونجا در مورد اینکه چطور وزنه ها رو بدست بیاریم توضیح میدم.روش های دستی روی کاغذ و نرم افزاری ، همه رو بررسی میکنیم.

فعلا تا پست آینده خدانگهدار! :bye