Використання ПІД-регулятора та інформаційно-вимірювального комплексу для надійного моделювання й програмування електродвигунів
DOI:
https://doi.org/10.31471/1993-9981-2025-2(55)-148-159Ключові слова:
інформаційно-вимірювальний комплекс, метрологія, вимірювання фізичних величин, PID-алгоритм, DC-двигун, похибка, стійкість, оцінювання якості.Анотація
Робота присвячена розробленню алгоритму вибору та використання різновидів PID-контролера, а також налаштуванню його параметрів для моделювання роботи, контролю швидкості та положення DC-двигуна (двигуна постійного струму). Здійснивши аналіз характеристик двигуна постійного струму та датчиків швидкості і положення системи (найчастіше енкодера), отримано можливість забезпечити безпечні умови роботи та надати експериментатору інформацію про обмеження роботи двигуна, його можливості та розрахувати оптимальні умови роботи. В якості навчального обладнання використано тренажер контролю двигуна постійного струму QNET DCMCT. В процесі досліджень проведено ударний тест – перевірку на базі крокової реакції стабільності системи. Подається кроковий сигнал на вхід, і після цього визначається результат, тобто вихідний сигнал системи. Для контролю положення DC-двигуна рекомендується використовувати метод Циглера-Ніколса. Це двоетапний метод налаштування контуру, який фактично полягає в проведенні спеціального тесту для кількісної оцінки поведінки процесу, з точки зору того, як швидко і наскільки змінна процесу варіюється при зміні керуючого впливу (командного значення). На основі цього за певним набором емпіричних формул для переведення результатів цих тестів здійснюються відповідні налаштування продуктивності та параметри керування контролера. Суть методу полягає у визначенні критичного періоду Tu (ultimate period) та критичного коефіцієнта підсилення Pu (Ku) (ultimate gain). Під час цього контролер тимчасово відключає свій PID-алгоритм і замінює його на реле ON/OFF, яке змушує змінну процесу коливатися. Ці отримані величини добре описують поведінку процесу, щоб визначити, як слід налаштувати PID-регулятор, щоб отримати бажану продуктивність замкненого контура.
Завантаження
Посилання
Hardik S Jain, Akshat Palak, Sandesh Agrawal, Krishnam Tibrewal, Malaya Kumar Hota. DC Motor Speed Control using PID Controller, IR Sensor and PWM Hysteresis. International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering (IJITEE). 2019. Vol. 8. Issue 6. P. 781–786. URL: https://www.ijitee.org/wp-content/uploads/papers/v8i6/F3678048619.pdf
2. Khalid Wasim, Muhammad Shahid. DC Motor Speed Control using PID Controller. International Journal of Trend in Scientific Research and Development (IJTSRD). Vol. 6. Issue 5. 2022. P. 839–845. URL:https://archive.org/details/httpswww.ijtsrd.comengineeringelectrical-engineering50566dc-motor-speed-control-
3. Control Tutorials for MATLAB and Simulink – DC Motor Speed: PID Controller Design. URL: https://ctms.engin.umich.edu/CTMS/index.php?example=MotorSpeed§ion=ControlPID
4. Control Tutorials for MATLAB and Simulink – PI Control of a DC Motor. URL: https://ctms.engin.umich.edu/CTMS/index.php?aux=Activities_DCmotorB
5. PID: the P as in Proportional. URL: https://medium.com/luos/pid-p-as-in-proportional-39cd1e1e8567
6. PID: The I, as in integral. URL: https://medium.com/luos/pid-the-i-as-in-integral-4390c71db12e
7. PID, D as in Derivative. URL: https://medium.com/luos/pid-d-as-in-derivative-6a022a82a62e
8. What is PID Control? – ATLAB & Simulink.URL: https://www.mathworks.com/discovery/pid-control.html
9. Boliukh V. F., Bondaruk P. A., Korytchenko K. V. Elektrotekhnika ta elektromekhanika : navch. posib. Kharkiv: VITV NTU “KhPI”. 2019. 352 p.
.png)
