Kurs regulacji PID jest na http://iautomatyka.pl/laboratorium_automatyki/


Z wykładów o sterowaniu (czyli między innymi o PID) pamiętałem Laplace'y, przestrzenie stanów, Hurwitz'e i inne Nyquist'y. A w sumie nie czułem dlaczego PID sprowadza uchyb do zera. Dopiero pewien stary wykładowca, (Prowadził zajęcia na wieczorówce, był chyba za mało teoretyczny) stwierdził. Regulatorem PID posługują się ludzie od niepamiętnych czasów. I nie tylko ludzie, ale wszystko co żyje, systemy bankowe, społeczne itd. Jest to trochę uproszczone, ale w życiu codziennym człowiek podejmuje działania którym z grubsza odpowiadają
składowa P - reakcja na sytuację bieżącą. Ludzie którzy żyją chwilą mają tę składową większą.
składowa I - reakcja która bierze pod uwagę historię, doświadczenie życiowe. Ludzie starsi.
składowa D - reakcja która bierze pod uwagę szybkość zmian. Przewiduje trendy. Maklerzy giełdowi, wizjonerzy, marzyciele.
Np. rząd reaguje zbyt silnie na zaistniałą sytuację. Inaczej duże P. Ludzie piją za dużo wódki to cena wzrośnie o 30%, ludzie zaczną pędzić bimber. Reakcja rządu-->duża obniżka. Ludzie przestają pędzić-->znowu reakcja rządu itd... Cena alkoholu zaczyna drgać z coraz większą amplitudą. Zgadza się to z teorią sterowania. Duże P (duże wzmocnienie) -->układ niestabilny. Jeszcze bardziej destabilizująco działa składowa D!
Każdy z nas posługuje się tym regulatorem i wszystkimi jego składowym PID. Tylko jeden ma większe P, mniejsze I i D a drugi inne nastawy PID.
Rozwinąć ten temat? A ogólnie jak działają PID i inne regulatory (bez matematyki)?

Całkiem przyzwoite tłumaczenie, możesz ciągnąć ten temat dalej .

Wow, taką teorię regulatorów aż chce się czytać! Prosimy o więcej. Ja chętnie poczytam o windowaniu akcji całkującej, ograniczeniu różniczkowania itp. praktycznych problemach w PID za pomocą takich analogii.

_________________
ATB 1.03, Win XP SP3, ECLIPSE Indigo 3.7.2

Hejże,
poradziłem sobie (tak mi się wydaje) z PID.
A mianowicie - Atmel (nie Atnel) udostępnia notę aplikacyjną wraz z całym kodem (króciutki) regulatora PID cyfrowego.
Nazwa noty to: "AVR221: Discrete PID controller"
link do noty na moim dropboxie: https://dl.dropboxusercontent.com/u/608 ... oc2558.pdf
i link do kodu: https://dl.dropboxusercontent.com/u/608 ... avr221.zip

Instrukcja: pid.h oraz pid.c dołączamy do naszego projektu. stdint.h nie musimy dołączać, już on jest w bibliotekach standardowych AVR (libc?).
Z pliku main.c kopiujemy obsługę przerwania, nastawy, strukturę i funkcje narzędziowe. Z funkcji main() również wszystko przenosimy.

Teraz tak: to nie jest proste copy-paste, bo musimy dopisać kilka rzeczy.
1) funkcja Get_Reference(void): ma zwracać wartość zadaną (np. w regulacji temperatury zadaną (żądaną) temperaturę).
2) funkcja Get_Measurement(void): ma zwracać wynik pomiarów na obiekcie (np. dane z czujnika temperatury)
3) funkcja Set_Input(int16_t inputValue): ma wartość inputValue (wyliczoną uprzednio przez PID w pętli głównej) dawać na wejście obiektu, a dokładniej na element wykonawczy. Czyli np. na ogniwo Peltiera.

Trzeba pamiętać, że trzy powyższe funkcje operują na liczbach całkowitych (jak cała implementacja PID) i to 16-bitowych ze znakiem.

Więc jeżeli chcemy mieć słowo sterujące obiektem np. 8 bitowe bez znaku to musimy dokonać odpowiedniego przeskalowania.

Aha, jeszcze TIME_INTERVAL => w komentarzach jest napisane co to jest (okres próbkowania w PID) i jak się liczy, może dopowiem tylko, że we wzorze tam trzeba uwzględnić częstotliwość w Hz już po preskalerze z timera odpowiedzialnego za PID.

Nastawy: co jeśli mamy Kp = 1.5? Przecież to liczba rzeczywista! No problemo, mądrzy ludzie z Atmela pomyśleli i mamy SCALING_FACTOR który domyślnie jest równy 128 i każda nastawa (KP, KI, KD) jest przez niego mnożona. Więc sprawa jest prosta. 128*1 + 128*0.5 = 192. Całkowita liczba? Owszem.

Sama implementacja jest do bólu prosta, bardzo mało kodu i bardzo zrozumiała.
Nie rozumiem tylko po co jest funkcja void pid_Reset_Integrator(pidData_t *pid_st) skoro nie jest nigdzie wywoływana.
Może do ręcznego resetu członu całkującego? Nie raz mi wpadł PID w nasycenie, może to wina złych nastaw, nie wiem, aż tak w tym zaawansowany nie jestem.

To taki mini-poradnik z mojej strony, bardziej tutorial niż poradnik jak to szybko użyć w swoim projekcie.
U mnie śmiga ładnie, ale jestem na etapie testów.

Wskazówka: reset regulatora można uzyskać poprzez jego ponowne zainicjalizowanie.

pozdrawiam

Jak moderator ma ochotę to może wydzielić moje wypociny do osobnego tematu-poradnika.

_________________
ATB 1.03, Win XP SP3, ECLIPSE Indigo 3.7.2

Na razie piszę poradnik o wykrywaniu błędów transmisji przy pomocy CRC. I to tak, że czytelnik sam stanie się układem obliczającym CRC, gdzie daną wejściową będzie ciąg danych np 11001101011....101. Zaś do tego algorytmu wykrywającego CRC będzie wykorzystywał np liczbę 10011 którą można nazwać generatorem CRC, dzielnikiem , wielomianem generującym czy jak mu tam. Itd.. itd... Minimum matematyki, ale po przeczytaniu czytelnik będzie wiedział, że gdy generatorem CRC jest np. wielomian " x^32 + x^16 + ...+1" to system ma naprawdę szanse wykryć największą liczbę błędów transmisji. Większą niż inny wielomian tego samego stopnia. Zwłaszcza że ten wielomian sprowadzi się do 32 bitowego rejestru przesuwnego. Niestety, nie najprostszego, byłaby to zbyt piękna bajka. Ale takiego, że sygnał z wyjścia (najstarszego przerzutnika D) będzie wracał na niektóre wejścia młodszych przerzutników. Na które wejścia? A to już bezpośrednio zależy od tego wielomianu.

A teraz jeśli chodzi o PID, to zamierzam napisać o tym, co w regulacji jest najważniejsze. Tzn. Jak regulator, obojętnie jaki , 2-położeniowy, ciągły czyli PID i jego "nieciągłe" wersje jak PID krokowy sprowadza uchyb do 0. Spróbuję to zrobić od strony widzenia regulatora. Tzn. wchodzę do kabiny i staram się zapanować nad nad procesem. Dysponuję tylko jedną wajchą ze skalą 0...100%. Gdy 0 to na wejście wprowadzam zerowy sygnał, gdy 100% to max. Obserwuję wartość zadaną i mierzoną na wyjściu obiektu. Na początku będę prymitywnym regulatorem dwupolożeniowym. ("Coś za dużo, to kopa w drugą stronę"). Potem regulatorem proporcjonalnym. Bez matematyki. Przy okazji. Trudniej wytłumaczyć działanie regulatora proporcjonalnego niż całkującego. Oczywiście nie musisz wiedzieć, co to jest całka czy pochodna. Samo to wyjdzie w praniu. Spróbuję pokazać, że gdy G(j*omega) obejmie punkt (-1,0) to układ musi być niestabilny. Oczywiście to G(j*omega) spróbuję wytłumaczyć bez liczb zespolonych! Bardziej jako odpowiedź układu na wymuszenie sinusoidalne. To o Nyquście. A o tym jak się nastawia parametry Kp, I , D to powiem bardziej z punktu widzenia kogoś kto to robi na obiekcie, niż takiego który zna właściwości dynamiczne obiektu (czyli transmitancję, a kto ją naprawdę zna?) i rysuje tam sobie coś na papierze logarytmicznym. Oczywiście będą to wiadomości podstawowe. Raczej nie to, że wprowadzę do regulatora program PID adaptacyjny, a on sobie sam poradzi. Liczę na to że znajdzie się wiele osób bardziej wprowadzonych w temat. Jeden doda coś ciekawego, drugi zwróci uwagę, że piszę głupoty. Oczywiście nie obrażę się, pod warunkiem że będzie to podane z uśmiechem. Nawet ironicznym.

Nie wiem czy to czytelników zadowoli.

Z posta powyżej to za dużo nie zrozumiałem, za dużo ogólników , mam nadzieje, że rozwiniesz temat. Bo prawdę mówiąc dokumentacja atmelowska jest dla mnie mało zrozumiała, a to co napisałeś wcześniej jak najbardziej do mnie przemawia.

PS. Bo ogólnie, czy nawet szczegółowo o samym PID jest trochę informacji, ale brakuje, właśnie takiego modelowego przypadku, od założeń, po implementację w C, z dokładnym wyjaśnieniem co i jak.

Wiem o tym, za dużo chciałem powiedzieć w kilku zdaniach. Tutorek CRC będzie oczywiście wyglądał inaczej i mam nadzieję będzie zjadliwy.
PID zostawiam na razie na później.

Kolega mg101: rozumiem, że posiadasz wiedzę na poziomie akademickim ale pisząc takie wstawki mam wrażenie że się niepotrzebnie popisujesz i w rezultacie nikt nic nie rozumie. Zdecyduj się czy piszesz dla początkujących czy dla zaawansowanych, bo teraz to jest takie pół na pół.

_________________
ATB 1.03, Win XP SP3, ECLIPSE Indigo 3.7.2

Pewnie przez to G(j*omega). Nawet mnie to mile połaskotało. Co do wiedzy, to może kiedyś tak było. Teraz, to raczej nędzne resztki. Nie mniej lubię czasami wrócić do tematów, które kiedyś wydawały mi się wyjątkowo skomplikowane, a teraz okazuje się że można to zrozumieć na podstawie wiedzy elementarnej. Tak próbuję podejść do CRC. No bo jak to jest, że odbiornik odbiera np 1000 bitów + dodatkowe 32 bity. A potem na podstawie tych 32 bitów stwierdza na 99,999... %, że odebrane 1000 bitów nie zawiera błędów. Jak mi się uda (bez wielomianów i algebry wyższej) to spróbuję coś napisać. A poza tym to ciągle myślę, czym by tu się jeszcze popisać? Telewizor kolorowy HD mam, ale bez 3 D. Zobaczę, może coś jeszcze znajdę.

Bardzo podoba mi się "popisywanie" kolegi mg101, bo przynajmniej zaczynam jarzyć o co w tej implementacji PIDa chodzi.

Ja mam 23letniego 25" blaupunkta i do tego tuner HD .

Tez mi sie podobaja te popisy a ja mam 30 letniego sanyo 11¨

_________________
pozdrawiam
Jachu

hehe, uważaj, inni mogą to samo o Tobie napisać


mg101 dobra robota, oby takich postów pełnych "przystępnej wiedzy" było jak najwięcej

_________________
Klimatyzacja Przemyśl

mg101, czekam z niecierpliwością na dalsze poradniki twojego autorstwa o PID.

_________________
ATB 1.03, Win XP SP3, ECLIPSE Indigo 3.7.2

Do kolegów Antystatycznego i Ledes. Dzięki za te posty. Zastanawiam się, czy nie pokazać żonie, ale ona zupełnie nie z branży. Z drugiej strony, czuje się jak ten sztukmistrz, który długo zapowiada, że pokaże numer jakiego świat nie widział. Potem wchodzi na scenę,mówi voila i z kapelusza, zamiast królika wyciąga resztki filców. Tak żeby to nie było na mnie, to od razu zapowiadam, co to ma być. Nie będzie to raczej opis programu C, który po wprowadzeniu do Atmegi za 20 zł, zamieni ją w regulator PID ze wszystkimi bajerami. Będą to raczej ogólne uwagi o sprzężeniu zwrotnym. Może naiwne albo odkrywcze typu "Królowa Bona umarła". Począwszy od najprostszego, regulacji 2-położeniowej. Proszę np. zauważyć, że regulator 2 położeniowy, to tak jakby regulator P o nieskończenie dużym wzmocnieniu. Z tym, że nie daje nieskończonego sygnału, tylko od razu wchodzi w nasycenie dodatnie albo ujemne. Z pewnym przymrużeniem oka daje uchyb zerowy. Tzn można się przyczepić, że sygnał na wyjściu będzie falował z pewną amplitudą, ale średnia wartość tego sygnału będzie taka, jak wartość zadana. I pierwszy wniosek. Regulator P o nieskończenie dużym wzmocnieniu, daje nam uchyb zerowy. To samo co wynika z teorii. Dlatego w tym poradniku, będę chciał opisać regulację, bez matematyki wyższej.
Spróbuję opisać transmitancję. Albo dlaczego, gdy w transmitancja układu otwartego G(jw) obejmuje obejmuje punkt (-1,0) to gdy go "zamkniemy" to układ musi być niestabilny. Bez rachunku różniczkowego oczywiście! Itd.

W tej chwili kończę rozważania o wykrywaniu błędów transmisji za pomocą kodu CRC. Też możliwie bez teorii. CRC brzmiało dosc abstrakcyjnie i wzbudzało u mnie trwogę. Nadajnik dzieli wielomian M(x) jakiś przez generator G(x) i oblicza resztę. Jakie wielomiany! Potem odbiornik robi to samo, też oblicza resztę. I jeżeli te reszty są takie, same to na pewno nie było błędów. Tu się trochę rozpędziłem. Z bardzo dużym prawdopodobieństwem można stwierdzić, że nie było błędów. Niedługo to skończę, wtedy zabiorę się za PID.

Ciekawe, ciekawe. Prosimy o więcej.

_________________
ATB 1.03, Win XP SP3, ECLIPSE Indigo 3.7.2

Czy pomysł napisania poradnika o PID umarł śmiercią tragiczną?
Czy też może rodzi się powoli w bólach tworzenia?
Jeśli temat uległ zapomnieniu przez nawał pracy to może ja tak nieśmiało spróbuję
wykopać go spod warstw pyłu zapomnienia...

_________________
Jestem początkujący i moje porady mogą być błędne

Od dłuższego czasu piszę taki krótki kurs podstaw automatyki. Celem jest wyjaśnienie bez matematyki wyższej, jak działa układ regulacji, . Tak żeby np. G(s)= k/(1+ST) kojarzyć ze skokiem jednostkowym gdzie stałą czasową T "widać", itd. A nie z równaniem różniczkowym. Kurs oparty będzie na darmowym symulatorze scilab a ściślej na jego aplikacji xcos. I tak jak będę omawiał np. człon całkujący, to będzie można sobie obejrzeć w czasie rzeczywistym jak sygnał na wyjściu narasta na bargrafie (miernik analogowy) i na wykresie. Jest to niesamowita frajda, gdy zwiększam np. wzmocnienie regulatora Kp regulatora PID, i w pewnej chwili układ zaczyna wariować, tzn zaczynają się drgania. Staram się bardzo szczegółowo pokazać jak działa PID, dlaczego składowa "I" sprowadza (najczęściej) uchyb do zera, a składowa D sprawia, że skok jednostkowy jest ładniejszy. Nie trzeba znać rachunku różniczkowego, żeby to wszystko zrozumieć, ale jak się kilka razy obejrzy działanie członu całkującego, czy różniczkującego przy różnych nastawach, to trudno będzie nie "wyczuć" pochodnych a nawet prostych równań różniczkowych, podstaw rachunku operatorowego i samej zasady transmitancji.

WOW
jakie magiczne słowa piszesz
czekam również z niecierpliwością bo jak do tej pory to PID-a
nie ogarniam wcale to a wcale

Zacznę oczywiście od regulatora dwupołożeniowego. Co do "bez matematyki" to trochę chwyt marketingowy. Ale nie do końca. Spróbuję coś takiego. Bez rachunku różniczkowego wejdę w automatykę. Tu czytelnik będzie analizował (i badał na symulatorze!) między innymi człony różniczkujące i całkujące. Wtedy całki i pochodne "same wyjdą". I spróbuję wykazać,że transmitancje, ogólnie rachunek operatorowy, to sposób rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych. Generalnie chciałbym żeby czytelnik sam stał się regulatorem i ręcznie sterował procesem. Np. członem inercyjnym. Może nawet z opóźnieniem. Wtedy porównując przebiegi "swoje" i regulatora stwierdzi że przebiegi są podobne! Z tym że "głupi" regulator robi to na podstawie w sumie prostych algorytmów, idealnie. Nie tak pokracznie jak człowiek. Może komuś, moje nie do końca przemyślane uwagi, się przydadzą. Bo co jest w typowym podręczniku automatyki, nawet dla nieautomatyków? Macierze, przestrzenie stanów, przekształcenia Z itd. A to co najważniejsze,czyli jak działa PID, to tyci tyci.

Przedstawiając temat zaawansowaną matematyką zwykły śmiertelnik nic nie zrozumie.
Powód taki że trzeba by znać całkowanie i różniczkowanie. Regulator PID składa się z członów P, I, D lub czasem tylko z 2 a nawet tylko z 1 zależy w czym go zastosować.
Tak wygląda algorytm realizujący regulator PID:


można to tak powiedzieć:
składowa P - ma jakąś wartość
składowa I - reakcja na to co się już stało
składowa D - reakcja na szybkość zmian przewidująca co się stanie w przyszłości

lub tak:
człon P - proporcjonalny o wzmocnieniu k
człon I - całkujący o czasie zdwojenia Ti
człon D - różniczkujący o czasie wyprzedzenia Td

zamiast obliczeń matematycznych regulacje PID można przedstawić na wykresie:


gdzie np. jest to sterowanie ogrzewaniem wytrawiarki PCB i 1 to ustawiona temperatura 40 stopni. Widać co w się dzieje w czasie przy nastawach PID.
Wszystkie ustawienia PID z wykresu doprowadzą do tych 40 stopni ale widać że czarny najszybciej to zrobi a czerwony nie przekroczy temp 40 stopni ale za to najdłużej mu to zajmie a zielony mniej przekroczy temperaturę niż czarny a szybciej uzyska zadana temperaturę niż czerwony.

Na sto procent ten przykład jest dla mnie
bardziej zrozumiały

Tak radykalny jak Kolega Pkoz , to ja już nie jestem. Ale jest w tym coś na rzeczy.

Właśnie o to chodzi, ludzie, którzy piszą książki, podręczniki, przeważnie są wykształceni stricte w tym kierunku i trudniej się tłumaczy na chłopski rozum zasadę działania jakiegoś zjawiska. Nie wszyscy są jak P. Mirek
Jednak co fakt to fakt, piszą to ludzie, którzy nie umieją przekazać wiedzy w prostu sposób - oczywiście nie wszyscy, żeby nie było. Nadmiar wiedzy czasami przeszkadza niż pomaga, bo człowiek traci wtedy pewien instynkt odkrywcy w sobie. Sam ostatnio się zdziwiłem, kiedy tłumaczyłem córce koleżanki mojej mamy ułamki i różne skracania, sprowadzania do wspólnego itp. Człowiek w liceum, a jąka się przy tym jakby szedł do rodziców dziewczyny na kolację a w bramie stoi ojciec z wiatrówką albo gorzej

Swoją drogą bardzo fajny poradnik

_________________
sig off ;(

Ja bym uważał na waszym miejscu z takim tłumaczeniem, może ktoś opaczne to zrozumieć.
Zapis matematyczny jest jednoznaczny a nie jest to trudny temat.

_________________
Und schreien

Spring
Erlöse mich
Spring
...

Na pewno jednoznaczny. Tu dyskusji nie ma. Ale czy nie jest to trudny temat?
Dlatego popieram takie interpretacje dotyczące Kp, I i Td jak u p. Pkoz-a. Ludzie stosowali je dużo wcześniej, niz w latach 30 ubiegłego wieku sformalizowała je matematyko-automatyka.

Mam pytanie odnośnie zakresu tego regulatora z Atmela AVR221, odczytuje temperaturę z DS1820 i wynik pomiaru mam w dwóch zmiennych, tzn. część stała i po przecinku.
Teraz chciałem żeby regulator PID również uwzględniał mi to co jest po przecinku, i robię tak: Wynik_pomiaru=(zmierzona*10)+czesc_po_przecinku, regulator wtedy przestaje regulować i na wyjściu ma 0. Czy ktoś mógłby mi pomóc jak ten problem obejść?

Pytanie zbyt szczegółowe dla mnie. Od pewnego czasu piszę mikroporadnik z PID, ale to przekształciło się we "wstęp do automatyki". Taki w którym wszystko będzie na czuja. Łącznie z wirtualnym laboratorium. W międzyczasie zaprzestałem studiowania książek Mirka i stałem się analfabetą z AVR. Wrócę jak tylko skończę.
Pozdrowienia

Już sobie poradziłem z tym problemem ale mam pytanie odnośnie zerowania wartości z poprzednich pomiarów regulatora PID,
Co jaki czas zeruje się wartość temperatury : sumerror, maxsumerror.....