Praktično digitalno upravljanje zasnovano na PID kontoli - Sa Raspberry Pi i Arduino Uno - Dogan Ibrahim

Ova knjiga je za automatsko upravljanje zasnovano na PID-u za oba mikrokontrolera Raspberry Pi 4 i Arduino Uno. Knjiga počinje sa osnovnom teorijom upravljačkih sistema i kontrolom povratne sprege. Dati su projekti upravljačkih sistema koji upravljaju sistemima iz stvarnog života koristeći PID kontrolere. Razmatraju se odzivi koraka otvorene petlje, podešavanje PID parametara, pa odziv zatvorene petlje razvijenih sistema skupa sa blok dijagramima, električnim kolima, algoritmima PID kontrolera i potpunim listinzima programa kako za Raspberry Pi tako i za Arduino Uno. Projekti u knjizi se lako mogu izmeniti i prilagoditi drugim primenama. Projekti dati za Raspberry Pi 4 bi trebalo da rade sa svim ostalim modelima familije Raspberry Pi. Knjiga pokriva sledeće oblasti:

• Kontrolne (upravljačke) sisteme sa otvorenom i zatvorenom petljom (spregom)
• Analogne i digitalne senzore
• Prenosne funkcije i sisteme u kontinualnom vremenu
• Sistemi prvog i drugog reda i vremenski odzivi
• Digitalne sisteme u diskretnom vremenu
• Kontinualne PID kontrolere
• PID kontrolere u diskretnom vremenu
• Upravljanje temperaturom (kontrola temperature) ON-OFF sistemom uz pomoć Raspberry Pi i Arduino Uno
• Kontrola temperature zasnovana na PID kontroli sa Rarspberry Pi i Arduino Uno
• Upravljanje (kontrola) jednosmernog motora (DC) sa Raspberry Pi i Arduino Uno
• Kontrola nivoa vode uz pomoć PID-a sa Raspberry Pi i Arduino Uno
• PID kontrola osvetljaja sklopa LED – LDR sa Raspberry Pi i Arduino Uno

Detaljan opis

Poglavlje 1 - Kontrolni sustavi (sustavi upravljanja)
1.1 Otvorena petlja i zatvorena petlja
1.2 Mikrokontroler u petlji
1.3 Dizajn kontrolnih sustava

Poglavlje 2 - Senzori
2.1 Senzori u upravljanju računalom
2.2 Senzori temperature
2.2.3 Analogni senzori temperature
2.2 Digitalni senzori temperature
2.3 Senzori položaja
2.4 Brzine i ubrzanja senzora
2.5 Senzori sile 2.6
Senzori tlaka
2.7 Senzori tekućine

Poglavlje 3 – Prijenosne funkcije i vremenski odziv
3.1 Pregled
3.2 Sustavi prvog reda
3.2.1 Vremenski odziv
3.3 Sustavi drugog reda
3.3.1 Vremenski odziv
3.4 Vremenska odgoda
3.5 Prijenosna funkcija sustava zatvorene petlje

Poglavlje 4 - Digitalni sustavi s diskretnim vremenom
4.1 Pregled
4.2 Postupak uzorkovanja
4.3 Z-transformacija
4.3.1 Heavisideova funkcija
4.3.2 Jedinična rampa funkcija
4.3.3 Tablice z-transformacije
4.4 Z-transformacija funkcije izražene Laplaceova transformacija
4.5 Inverzna z-transformacija
4.6 Funkcija prijenosa impulsa i manipulacija blok dijagramom
4.6.1 Sustavi otvorene petlje
4.7 Vremenski odziv za sustav otvorene petlje
4.8 Vremenski odziv za sustav zatvorene petlje

Poglavlje 5 - PID regulator u sustavima s kontinuiranim vremenom
5.1 Pregled
5.2 Sustav prvog reda samo s proporcionalnim upravljanjem
5.3 Sustav prvog reda samo s integralnim upravljanjem
5.4 Regulacija sustava prvog reda samo s funkcijom derivacije
5.5 Proporcionalna i integralna regulacija sa sustavom prvog reda
5.6 Proporcionalna, integralna i derivacija regulacija sustava prvog reda
5.7 Učinci na promjenu PID parametara
5.8 Podešavanje PID regulatora
5.9 Automatsko ugađanje PID regulatora
5.10 Povećanje i smanjenje PID parametara
5.11 Zasićenje i integralni eksces
5.12 Trzaj derivacije
5.13 Upotreba simulatora PID petlje

Poglavlje 6 - Digitalni PID regulator
6.3 Pregled
6.2 Digitalni PID
6.3 Odabir vremena uzorkovanja T
6.4 Mikrokontrolerska implementacija PID algoritma

Poglavlje 7 - On/Off kontrola temperature
7.1 Pregled
7.2 Temperaturni regulatori
7.3 Projekt 1: On/Off kontrola temperature s Arduino uno
7.4 Projekt 2: ON-OFF kontrola temperature s histerezom na Arduino Uno
7.5 Projekt 3: ON-OFF kontrola temperature s tipkom za Arduino Uno
7.6 Projekt 4: ON-OFF kontrola temperature s rotirajućim dekoderom za Arduino Uno

Poglavlje 8 - PID kontrola temperature s Raspberry Pi
8.1 Pregled
8.2 Projekt 1 - Očitavanje temperature s termistora
8.3 Projekt 2 - Vremenski odziv funkcije odskoka otvorene petlje
8.4 Projekt 3: PI kontrola temperature
8.5 Projekt 4: PID kontrola temperature

Poglavlje 9 - PID kontrola temperature s Arduino Uno
9.1 Pregled
9.2 Projekt 1 - Očitavanje temperature s termistora
9.3 Projekt 2: PID kontrola temperature 145
9.4 Projekt 3: PID kontrola temperature s Arduino Uno i timing

Poglavlje 10 - Upravljanje istosmjernim (DC) motorom s Arduinom i Raspberry Pi
10.1 Pregled
10.2 Vrste električnih motora
10.3 Brušeni istosmjerni motori
10.3.1 BDC motori s trajnim magnetom
10.3.2 Namoti serije BDC motora
10.3.3 BDC motori sa šantnim (paralelnim) namotima
10.3.4 Složeni namotani BDC motor
10.3.5 BDC motori s odvojenom pobudom
10.3.6 Servo motori
10.3.7 Koračni motori
10.4 Motori bez četkica - Motori bez četkica
10.5 Odabir motora
10.6 Prijenosni funkcija četke DC motor
10.7 DC motor koji se koristi u projektima
10.8 Projekt 1: Kontrola brzine i smjera pomoću integriranog kruga H-mosta
10.9 Projekt 2: Prikaz brzine motora s Arduino Uno
10.10 Projekt 3: Prikaz brzine motora na LCD-u s Arduino Uno
10.11 Projekt 4: Projekt 4: Prikaz brzine motora s Raspberry Pi
10.12 Projekt 5: Prikaz brzine motora na LCD-u s Raspberry Pi
10.13 Projekt 6: Identifikacija istosmjernog motora s Raspberry Pi
10.14 Projekt 7: PID kontrola brzine motora s Raspberry Pi
10.15 Projekt 8 PID kontrola brzine motora s Arduino Uno

Poglavlje 11 - Kontrola razine vode
11.1 Pregled
11.2 Ultrazvučni parni modul odašiljač-prijemnik
11.3 Projekt mjerenja udaljenosti pomoću ultrazvučnog modula HC-SR04 s Arduino Uno
11.4 Projekt 2: Mjerenje udaljenosti s HC -RSD04 Ultrazvučni modul s Raspberry Pi
11.5 Projekt 3: Odgovor na funkciju odbijanja unosa sustava s Raspberry Pi
11.6 Projekt 4: Kontrola razine vode na temelju PID algoritma na Raspberry Pi
11.7 Projekt 5: PID kontrola razine vode s Arduino Uno

Poglavlje 12 - Svjetlina LED dioda Kontrola pomoću PID-a 12.1
Pregled
12.2 Projekt 1: Vremenski odziv za PID kontrolu svjetline LED-a s Raspberry Pi-jem
12.3 Projekt 2: Kontrola svjetline LED-a temeljena na PID-u s Raspberry Pi-jem
12.4 Projekt 3: PID kontrola LED svjetline s Arduino Uno
12.5 Projekt 4: PID kontrola LED svjetline s Arduino Uno bibliotekom