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

Poglavlje 1 – Kontrolni sistemi (upravljački sistemi) 1.1 Otvorena petlja i zatvorena petlja 1.2 Mikrokontroler u petlji 1.3 Dizajn kontrolnih sistema

Poglavlje 2 - Senzori 2.1 Senzori kod računarske kontrole 2.2 Temperaturni senzori 2.2.3 Analogni temperaturni senzori 2.2 Digitalni temperaturni senzori 2.3 Senzori pozicije 2.4 Senzori brzine i ubrzanja 2.5 Senzori sile 2.6 Senzori pritiska 2.7 Senzori tečnosti

Poglavlje 3 – Prenosne funkcije i vremenski odziv 3.1 Pregled 3.2 Sistemi prvog reda 3.2.1 Vremenski odziv 3.3 Sistemi drugog reda 3.3.1 Vremenski odziv 3.4 Vremensko kašnjenje 3.5 Prenosna funkcija sistema sa zatvorenom petljom

Poglavlje 4 - Digitalni sistemi sa diskretnim vremenom 4.1 Pregled 4.2 Postupak uzorkovanja 4.3 Z transformacija 4.3.1 Hevisajdova funkcija 4.3.2 Jedinična funkcija rampe 4.3.3 Tabele z-transformacije 4.4 Z-transformacija funkcije izražene Laplasovom transformacijom 4.5 Inverzna z-transformacija 4.6 Impulsna prenosna funkcija i manipulacija blok dijagramima 4.6.1 Sistemi sa otvorenom petljom 4.7 Vremenski odziv za otvorenu petlju 4.8 Vremenski odziv za sistem sa zatvorenom petljom

Poglavlje 5 - PID regulator u sistemima sa kontinualnim vremenom 5.1 Pregled 5.2 Sistem prvog reda samo sa proporcionalnom regulacijom 5.3 Sistem prvog reda samo sa integralnom regulacijom 5.4 Regulacija sistema prvog reda samo sa funkcijom derivacije 5.5 Proporcionalna i integralna regulacija sa sistemom prvog reda 5.6 Proporcionalna, integralna i derivativna regulacija sistema prvog reda 5.7 Dejstva na promenu PID parametara 5.8 Podešavanje PID regulatora 5.9 Automatsko podešavanje PID regulatora 5.10 Povećanje i smanjenje PID parametara 5.11 Zasićenje i integralni premašaj 5.12 Derivativni trzaj 5.13 Upotreba simulatora PID petlje

Poglavlje 6 – Digitalni PID regulator 6.3 Pregled 6.2 Digitalni PID 6.3 Izbor vremena uzorkovanja T 6.4 Mikrokontrolerska implementacija PID algoritma

Poglavlje 7 - Kontrola temperature On/Off 7.1 Pregled 7.2 Temperaturni kontroleri 7.3 Projekt 1: On/Off temperaturna kontrola sa Arduino uno 7.4 Projekt 2: ON-OFF kontrola temperature sa histerezom na Arduino Uno 7.5 Projekt 3: ON-OFF kontrola temperature sa tasterom za Arduino Uno 7.6 Projekt 4: ON-OFF kontrola temperature sa obrtnim dekoderom za Arduino Uno

Poglavlje 8 – PID kontrola temperature sa raspberry Pi 8.1 Pregled 8.2 Projekt 1 – Očitavanje temperature sa termistora 8.3 Projekt 2 – Vremenski odziv odskočne funkcije za otvorenu petlju 8.4 Projekt 3: PI kontrola temperature 8.5 Projekat 4: PID temperaturna kontrola

Poglavlje 9 – PID kontrola temperature sa Arduino Uno 9.1 Pregled 9.2 Projekt 1 – Očitavanje temperature sa termistora 9.3 Projekt 2: PID kontrola temperature 145 9.4 Projekt 3: PID regulacija temperature sa Arduino Uno i vremenskim prekidima

Poglavlje 10 – Kontrola jednosmernog (DC) motora sa Arduino i Raspberry Pi 10.1 Pregled 10.2 Tipovi električnih motora 10.3 DC motori sa četkicama 10.3.1 BDC motori sa permanentnim magnetom 10.3.2 Serijski namotaji BDC motora 10.3.3 BDC motori sa šant (paralelnim) namotajima 10.3.4 Složeno namotan BDC motor 10.3.5 Odvojeno pobuđeni BDC motori 10.3.6 Servo motori 10.3.7 Koračni motori 10.4 Brašles motori - Motori bez četkica 10.5 Izbor motora 10.6 Prenosna funkcija DC motora sa četkicama 10.7 DC motor koji se koristi u projektima 10.8 Projekt 1: Kontrola brzine i smera uz pomoć integrisanog kola sa H-mostom 10.9 Projekt 2: Prikaz brzine motora sa Arduino Uno 10.10 Projekt 3: Prikaz brzine motora na LCD sa Arduino Uno 10.11 Projekt 4: Projekt 4: Prikaz brzine motora sa Raspberry Pi 10.12 Projekt 5: Prikaz brzine motora na LCD sa Raspberry Pi 10.13 Projekt 6: Identifikacija DC motora sa Raspberry Pi 10.14 Projekt 7: PID kontrola brzine motora sa Raspberry Pi 10.15 Projekat 8 PID kontrola brzine motora sa Arduino Uno

Poglavlje 11 – Kontrola nivoa vode 11.1 Pregled 11.2 Modul ultrazvučnog para predajnik – prijemnik 11.3 Projekat Merenje rastojanja korišćenjem ultrazvučnog modula HC-SR04 sa Arduino Uno 11.4 Projekt 2: Merenje rastojanja ultrazvučnim modulom HC-RSD04 sa Raspberry Pi 11.5 Projekt 3: Odziv na ulaznu odskočnu funkciju sistema sa Raspberry Pi 11.6 Projekt 4: Kontrola nivoa vode na osnovu PID algoritma na Raspberry Pi 11.7 Projekt 5: PID kontrola nivoa vode sa Arduino Uno

Poglavlje 12 – Kontrola sjajnosti LED uz pomoć PID-a 12.1 Pregled 12.2 Projekt 1: Vremenski odziv za PID kontrolu LED sjajnosti sa Raspberry Pi 12.3 Projekat 2: PID bazirana kontrola sjaja LED sa Raspberry Pi 12.4 Projekt 3: PID kontrola sjaja LED sa Arduino Uno 12.5 Projekt 4: PID kontrola sjaja LED uz pomoć biblioteke Arduino Uno