Система автоматического управления горячей пластиной (HPACS): 3 ступени

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:04

Этот проект направлен на предоставление простого интуитивно понятного способа понять, как выполнять автоматическую настройку ПИД-регулятора с использованием нагревателя. То, что я сделал, основано на методе Острёма – Хэгглунда для получения параметров с использованием автоматического управления для выявления характеристик системы и последующего выбора параметров на основе этих знаний. В этом нет ничего секретного, информацию можно найти здесь: https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Loop… А для выбора параметров вы можете немного почитать здесь: https://en.wikipedia.org/ wiki / PID_controller # Loop…

Чтобы сделать его приятным, добавлен интерфейс HMI Nextion 3.2 для пользовательского ввода и отображения различных переменных в реальном времени. НО я также сделал версию библиотеки для последовательного терминала, которая значительно удешевляет проект!

Настоящая предыстория состоит в том, что отчасти я пообещал своему отцу сделать термостат для плавления пчелиного воска, отчасти я хотел освежить свою основную теорию управления и, наконец, хотел изучить автонастройку ПИД-регуляторов. С другой стороны, мне также удалось использовать его для приготовления хороших стейков и соуса Беарнез в Sous Vide в рамках тестирования!

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Я здесь работаю с напряжением 230 В, что опасно, если вы не знаете, что делаете! Я электрик и инженер-электронщик, поэтому у меня есть некоторый опыт в этой области, но НЕ работайте с напряжением 230 В, если оно вам неудобно, и будьте очень осторожны, чтобы не прикасаться к проводам под напряжением! Кроме того, остерегайтесь дешевых реле SS с точки зрения возможной пожарной опасности, поскольку это было замечено некоторыми людьми (но не мной).

Запасы

• Дешевая плита WASCO (может быть лучше - например, индукционная плита Ikea)
• Дешевое SS-реле
• Датчик температуры Dallas OneWire
• Arduino Mega
• (Необязательно) Интерфейс / дисплей HMI Nextion 3,2 дюйма
• Блок питания 5 В для Arduino

Шаг 1: Сборка

Я построил корпус только для HMI-версии проекта, так как в конечном итоге я использовал именно его. Итак, я сделал корпус для установки реле, HMI и Arduino. Еще я сделал зажим для датчика температуры просто потому, что мог…

Шаг 2: кодирование

Весь код для HMI и Arduino доступен в моем репозитории Git для этого проекта.

Я много комментировал код, чтобы упростить его чтение и понимание. Но по сути я установил очень медленную ШИМ для горячей плиты и прерывание по таймеру для конечного автомата / управления, и это действительно все.

Затем, конечно же, есть процедура настройки и само управление + HMI или последовательный интерфейс …

Я делаю то, что мне не очень нравится в этом коде, а именно использование последовательной печати в прерывании по таймеру. Последовательная печать занимает много времени, и ее действительно следует избегать при прерывании таймера …

Настройка работает следующим образом:

1. Установите рабочий цикл ШИМ на 40%
2. Подождите, пока не будет достигнута заданная температура.
3. Установите рабочий цикл ШИМ на 0%
4. Подождите, пока температура не опустится ниже заданного значения.
5. Повторяйте шаги 1-4 до тех пор, пока, например, Видно 3 периода с почти одинаковым временем и амплитудой
6. Рассчитайте параметры для PID на основе вышеизложенного

Довольно просто;)

Шаг 3: Тестирование

Теперь, когда кодирование завершено, пришло время для тестирования. В предыдущем разделе я показал настройку графически из теста - так что сказать особо нечего. Но пара тестов с использованием полученных параметров здесь показана.