लेगो रोबोट के साथ शिक्षण पीआईडी नियंत्रण: 14 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

कई युवा रोबोट उत्साही अधिक उन्नत नियंत्रण विषयों में रुचि रखते हैं, लेकिन बंद लूप सिस्टम का विश्लेषण करने के लिए अक्सर आवश्यक कैलकुलस द्वारा बाधित किया जा सकता है। ऑनलाइन अद्भुत संसाधन उपलब्ध हैं जो "आनुपातिक अभिन्न अंतर नियंत्रक" (पीआईडी नियंत्रक) के निर्माण को सरल बनाते हैं, और एक महान विवरण यहां है:

फिर भी, इनका पालन करना मुश्किल हो सकता है, और 20 या उससे अधिक छात्रों की कक्षा के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता है।

यह स्टेप बाय स्टेप इंस्ट्रक्शनल दिखाता है कि लेगो रोबोट सिस्टम, कई रोबोट (उनमें से 5 से 10), NXT 2.0 चलाने वाले कंप्यूटर वर्कस्टेशन की समान संख्या और काले रंग के सात फुट ट्रैक का उपयोग करके छात्रों से भरे कमरे को सफलतापूर्वक कैसे पढ़ाया जाए। फर्श पर बिजली का टेप।

ASIDE: धन्यवाद जे. स्लुका, जिन्होंने उपरोक्त लिंक लिखा, डॉ. ब्रूस लिनेल, जिन्होंने ईसीपीआई विश्वविद्यालय स्तर पर कुछ प्रारंभिक लेगो प्रयोगशालाएं बनाईं, और डॉ. रेजा जाफरी, जिन्होंने ईईटी२२० और कैपस्टोन कोर्सवर्क।

चरण 1: छात्रों के आने से पहले प्रयोगशाला की तैयारी

छात्रों को अपनी मेहनत के बारे में बताएं;-)

इस प्रयोगशाला को करने के लिए आपको तैयार करने में प्रशिक्षक और शिक्षण सहायक बहुत व्यस्त हैं! इस लैब के लिए रोबोट को चार्ज और असेंबल किया गया है। यदि असेंबली की आवश्यकता है, तो इसमें एक या अधिक रोबोट के लिए 90 मिनट तक का समय लग सकता है। बैटरियों को चार्ज करने या उन्हें चार्ज/डिस्चार्ज साइकिल से कंडीशन करने में और भी अधिक समय लगता है। आज हम जिस रोबोट का उपयोग करेंगे, उसके निर्माण के बारे में विस्तृत निर्देशों के लिए, NXT 2.0 या 2.1 शैक्षिक किट, "फॉलो ए लाइन" रोबोट बिल्डिंग गाइड देखें। हम हालांकि अधिक जटिल प्रोग्रामिंग का उपयोग करेंगे… हल्के रंग के लिनोलियम पर काले विद्युत टेप एक महान ट्रैक बनाता है। यह अर्ध-गोलाकार वक्रों के साथ 3 'x 7' है।

चरण 2: रोबोट से खुद को परिचित करें

सबसे पहले, आप अपने आप को रोबोट मेनू के साथ-साथ इस विशेष रोबोट के कुछ हिस्सों से परिचित कराएंगे। आप रोबोट द्वारा उपयोग की जाने वाली औद्योगिक शैली सेंसर तकनीक के बारे में भी सीखेंगे, जिसमें प्रकाश उत्सर्जक डायोड, लाइट सेंसर, स्टेपर मोटर्स और घूर्णी स्थिति सेंसर शामिल हैं। कृपया सभी अनुरोधित जानकारी (आमतौर पर रेखांकित रिक्त स्थान _) भरना सुनिश्चित करें।

1. रोबोट को अपने पीसी के चार्जर और/या यूएसबी पोर्ट से डिस्कनेक्ट करें। रोबोट चालू करने के लिए नारंगी बटन का उपयोग करें। नारंगी, बाएँ और दाएँ बटन, और "वापस" ग्रे आयत बटन मेनू नेविगेशन की अनुमति देते हैं। "सॉफ़्टवेयर फ़ाइलें" मेनू पर नेविगेट करें, और रोबोट पर उपलब्ध सॉफ़्टवेयर फ़ाइलों के माध्यम से स्क्रॉल करें। प्रत्येक सॉफ़्टवेयर फ़ाइल के नामों की सूची बनाएं, ठीक उसी तरह जैसे कि यह बड़े अक्षरों और रिक्त स्थान सहित वर्तनी है:

_

चरण 3: लाइट सेंसर को कैलिब्रेट करें

2 प्रकाश संवेदक और अंशांकन जानकारी की जांच करें। मुख्य मेनू पर वापस जाएं और "देखें" चुनें। "रिफ्लेक्टेड लाइट" विकल्प और पोर्ट (यह "पोर्ट 3" होना चाहिए) का चयन करें, जिससे लाइट चालू हो जाती है और स्क्रीन पर एक नंबर प्रदर्शित होता है। सुनिश्चित करें कि सब कुछ काम करता है, और कुछ अंशांकन जानकारी रिकॉर्ड करें।

ए। कागज की एक सफेद शीट का उपयोग करके अधिकतम पठन: संख्या:_ कागज से अनुमानित दूरी का वर्णन करें: _

बी। हल्के रंग के लिनोलियम फर्श पर अधिकतम रीडिंग: _

सी। काले विद्युत टेप के केंद्र की ओर इशारा करते समय न्यूनतम रीडिंग: _

चरण 4: टेस्ट मोटर कैलिब्रेशन

3 व्हील मोटर्स (बाएं और दाएं) के साथ-साथ अंशांकन जानकारी की जांच करें। मुख्य मेनू पर वापस जाएं और "मोटर रोटेशन" चुनें पोर्ट का चयन करें (यह दो मोटर्स के लिए "पोर्ट बी" या "पोर्ट सी" होना चाहिए)। देखें कि क्या आप रीडआउट देखते समय प्रत्येक मोटर को एक निश्चित संख्या में घुमाव घुमाकर इस रीडिंग के अंशांकन की जांच कर सकते हैं। आप "व्यू" "मोटर डिग्री" कैलिब्रेशन स्क्रीन का उपयोग करके दोनों मोटर्स के लिए एक ही कैलिब्रेशन टेस्ट करेंगे।

पोर्ट बी. पर मोटर

• आपने कितनी बार पहिया घुमाया _
• "मोटर घुमाव" प्रदर्शन मूल्य_
• डिग्री व्हील में दूरी को घुमाया गया _
• "मोटर डिग्री" प्रदर्शन मूल्य_

पोर्ट सी. पर मोटर

• आपने कितनी बार पहिया घुमाया _
• "मोटर घुमाव" प्रदर्शन मूल्य_
• डिग्री व्हील में दूरी को घुमाया गया _
• "मोटर डिग्री" प्रदर्शन मूल्य_

क्या प्रदर्शन मूल्य आपकी अपेक्षाओं से सहमत थे? कृपया समझाएँ। _

चरण 5: प्रदत्त ऑन-ऑफ नियंत्रक चलाएँ

एक "ऑन-ऑफ" (कभी-कभी "बैंग-बैंग" कहा जाता है) नियंत्रक के पास केवल दो विकल्प होते हैं, चालू और बंद। यह आपके घर में थर्मोस्टेट नियंत्रण के समान है। जब एक चुने हुए तापमान पर सेट किया जाता है, तो थर्मोस्टेट बहुत ठंडा होने पर घर को गर्म कर देगा, और बहुत गर्म होने पर घर को ठंडा कर देगा। चुने गए तापमान को "सेट पॉइंट" और वर्तमान घर के तापमान और सेट-पॉइंट के बीच का अंतर कहा जाता है। "त्रुटि" कहा जाता है। तो आप कह सकते हैं, अगर एरर पॉज़िटिव है, तो एसी चालू करें अन्यथा गर्मी चालू करें।

हमारे मामले में, रोबोट बाएं या दाएं मुड़ेगा, इस पर निर्भर करता है कि प्रकाश संवेदक के सेट-पॉइंट में सकारात्मक या नकारात्मक त्रुटि है (सफेद मंजिल पर बहुत अधिक, या काले टेप पर बहुत अधिक)।

आप देखेंगे कि आपका रोबोट पहले से ही कई प्रोग्रामों के साथ लोड किया जा सकता है (या आप यहां संलग्न "01 लाइन.आरबीटी" फ़ाइल का उपयोग कर सकते हैं) इस पर "1 लाइन" और "2 लाइन" जैसे नामों के साथ संग्रहीत किया गया है और वहां भी कार्यक्रम की संख्या के बाद एक अतिरिक्त पत्र हो सकता है, जैसे "3बी लाइन।" आपको प्रोग्राम को उसके नाम में "1" नंबर के साथ निष्पादित करना होगा और फिर रोबोट को टेप ट्रैक पर रखना होगा, जिसमें सीनेटर काली रेखा पर होगा। ट्रैक पर पहले से मौजूद अन्य रोबोटों से दूर रहने की कोशिश करें ताकि आप अपने रोबोट को अन्य रोबोटों से टकराए बिना समय दे सकें।

4 निम्नलिखित समय परीक्षणों को मापें:

ए। ट्रैक के एक सीधे हिस्से को पूरा करने का समय: _

बी। स्ट्रेट ट्रैक रोबोट मोशन का वर्णन करें: _

सी। ट्रैक के एक कर्व को पूरा करने का समय: _

डी। घुमावदार ट्रैक रोबोट गति का वर्णन करें: _

इ। एक बार पूरी तरह से ट्रैक के चारों ओर जाने का समय: _

चरण 6: "01 लाइन" ऑन-ऑफ कंट्रोलर सॉफ्टवेयर खोलें

आप "LEGO MINDSTORMS NXT 2.0" सॉफ़्टवेयर (Edu 2.1 सॉफ़्टवेयर नहीं) खोलेंगे और आप "01 line.rbt" नामक उपयुक्त प्रोग्राम को लोड करेंगे और नीचे दिए गए निर्देशों का पालन करते हुए सॉफ़्टवेयर की जांच और संशोधन करेंगे:

"लेगो माइंडस्टॉर्म एनएक्सटी 2.0" सॉफ्टवेयर खोलें (एडु 2.1 सॉफ्टवेयर नहीं)। आपका प्रशिक्षक आपको बताएगा कि आपके कंप्यूटर पर फ़ाइलें कहाँ संग्रहीत हैं, और उस स्थान से आप "1 लाइन" प्रोग्राम खोलेंगे। बस "फ़ाइल" चुनें और फिर "खोलें" और खोलने के लिए "1 लाइन" प्रोग्राम चुनें।

एक बार प्रोग्राम ओपन होने के बाद, आप प्रोग्राम की पूरी स्क्रीन इमेज को इधर-उधर करने के लिए "हैंड" आइकन का उपयोग कर सकते हैं, और आप "एरो" आइकन का उपयोग करके अलग-अलग ऑब्जेक्ट्स पर क्लिक करके देख सकते हैं कि वे कैसे काम करते हैं (और बदलाव भी करते हैं).

चरण 7: "01 लाइन" ऑन-ऑफ कंट्रोलर सॉफ्टवेयर को समझना

कार्यक्रम "1 लाइन" नियंत्रण की "ऑन-ऑफ" विधि का उपयोग करता है। इस मामले में, विकल्प या तो "बाएं मुड़ें" या "दाएं मुड़ें" हैं। ग्राफिक में प्रोग्राम तत्वों का विवरण होता है:

चरण 8: "01 लाइन" ऑन-ऑफ कंट्रोलर सॉफ्टवेयर का संपादन

सेट-पॉइंट बदलें और परिणामों की तुलना करें।

आपने ऊपर चरण 2 में प्रकाश मीटर के कुछ वास्तविक-विश्व मूल्यों की खोज की। आपने भाग b और c में मान रिकॉर्ड किए हैं, ट्रैक चलाते समय रोबोट द्वारा देखे जाने वाले न्यूनतम और अधिकतम मानों के लिए संख्याएं।

5 एक अच्छा सेट-पॉइंट मान (न्यूनतम और अधिकतम का औसत) की गणना करें: _

6 एक खराब सेट-पिंट मान चुनें (न्यूनतम या अधिकतम के बहुत करीब एक संख्या): _

त्रुटि गणना बॉक्स पर क्लिक करने के लिए तीर आइकन का उपयोग करके और घटाई जा रही संख्या को बदलकर सेट-पॉइंट को इनमें से किसी एक मान में बदलें (नीचे छवि देखें)। अब यूएसबी कॉर्ड का उपयोग करके रोबोट को पीसी से कनेक्ट करें, सुनिश्चित करें कि रोबोट चालू है, और रोबोट के लिए "1 लाइन" प्रोग्राम का नया संस्करण डाउनलोड करें। आप देख रहे होंगे कि एक बार GOOD सेट-पॉइंट के साथ, और एक बार BAD सेट-पॉइंट के साथ, रोबोट को दक्षिणावर्त दिशा में ट्रैक के चारों ओर जाने में कितना समय लगता है।

7 अच्छे और बुरे सेट-पॉइंट मानों के साथ पूर्ण समय परीक्षण

ए। एक बार पूरी तरह से ट्रैक के चारों ओर जाने का समय (अच्छा सेट-पॉइंट): _

बी। एक बार पूरी तरह से ट्रैक के चारों ओर जाने का समय (बैड सेट-पॉइंट): _

आपकी टिप्पणियां/निष्कर्ष? _

चरण 9: डेड-ज़ोन कंट्रोलर सॉफ़्टवेयर के साथ "02 लाइन" ऑन-ऑफ़ को समझना

यदि आपके घर में एसी और गर्मी पूरे दिन चालू और बंद रहती है, तो यह निश्चित रूप से आपके एचवीएसी सिस्टम को नष्ट कर सकता है (या कम से कम इसके जीवन को छोटा कर सकता है)। अधिकांश थर्मोस्टैट्स "डेड-ज़ोन" में निर्मित होते हैं। उदाहरण के लिए, यदि आपका सेट-पॉइंट 70 डिग्री फ़ारेनहाइट है, तो थर्मोस्टैट एसी को तब तक चालू नहीं कर सकता जब तक कि वह 72 डिग्री तक नहीं पहुंच जाता, और न ही यह तब तक गर्मी चालू करेगा जब तक कि तापमान 68 डिग्री तक नीचे न आ जाए। यदि डेड-ज़ोन बहुत चौड़ा हो जाता है, तो घर असहज हो सकता है।

हमारे मामले में, हम डेड-ज़ोन जोड़ने के लिए 02 लाइन प्रोग्राम का उपयोग करेंगे, जिसके दौरान रोबोट सीधे ड्राइव करेगा।

अब सॉफ्टवेयर फाइल "02 लाइन" की जांच करें जैसा कि ग्राफिक में वर्णित है और जैसा कि संलग्न फाइल में है।

यह सॉफ्टवेयर फाइल रोबोट को डिफरेंशियल गैप के साथ ऑन-ऑफ कंट्रोल का उपयोग करके लाइन का पालन करने के लिए प्रोग्राम करती है। इसे डेडबैंड के रूप में भी जाना जाता है और इसका मतलब है कि रोबोट त्रुटि के आधार पर बाएं या दाएं मुड़ेगा, लेकिन अगर त्रुटि छोटी है, तो रोबोट सीधे चला जाएगा।

प्रोग्राम "02 लाइन" लाइट मापन से सेट पॉइंट को घटाकर पहले ऊपर की गणना करता है, और फिर ऊपर बताए अनुसार तुलना करता है। पीसी पर प्रोग्राम की जांच करें और जो मान आप देखते हैं उसे रिकॉर्ड करें।

सेट-पॉइंट का "2 लाइन" प्रोग्राम वर्तमान (मूल) मान क्या है? _

"2 लाइन" प्रोग्राम वर्तमान (मूल) मान "बड़ी" सकारात्मक त्रुटि क्या है? _

"2 लाइन" प्रोग्राम वर्तमान (मूल) मान "बड़ी" नकारात्मक त्रुटि क्या है? _

कौन सी डेड-बैंड त्रुटि सीमा रोबोट को सीधे जाने का कारण बनेगी? से _

ऊपर "बड़ी" त्रुटि के लिए अलग-अलग मानों के साथ तीन (3) समय परीक्षण चलाएँ। वर्तमान "2 लाइन" सेटिंग्स के साथ-साथ दो अन्य सेटिंग्स की गणना आप करेंगे। आपने अपने रोबोट के लिए पहले ही एक अच्छा सेट-पॉइंट चुन लिया है। अब आप दो अलग-अलग डेड-बैंड रेंज चुनेंगे और रोबोट को एक क्लॉकवाइज लैप बनाने में लगने वाले समय को रिकॉर्ड करेंगे:

02 लाइन _ के लिए मूल सेटिंग्स

+4 से -4 _ का डेड-बैंड

+12 से -12 _ का डेड-बैंड

चरण 10: "03 लाइन" आनुपातिक नियंत्रक सॉफ्टवेयर को समझना

आनुपातिक नियंत्रण के साथ, हम केवल गर्मी को चालू या बंद नहीं करते हैं, हमारे पास कई सेटिंग्स हो सकती हैं कि भट्ठी को कितना चालू करना है (जैसे स्टोव शीर्ष पर आग की लपटों का आकार)। रोबोट के मामले में, हमारे पास केवल तीन मोटर सेटिंग्स (बाएं, दाएं और सीधे) नहीं हैं। इसके बजाय हम विभिन्न प्रकार की मोड़ दर प्राप्त करने के लिए बाएं और दाएं पहियों की गति को नियंत्रित कर सकते हैं। जितनी बड़ी त्रुटि होगी, उतनी ही जल्दी हम लाइन पर वापस जाना चाहेंगे।

आइए प्रोग्राम "03 लाइन" के साथ आनुपातिक नियंत्रण को देखें

"03 लाइन" के लिए कार्यक्रम अधिक जटिल है क्योंकि यह न केवल "आनुपातिक" नियंत्रण विधि स्थापित करता है, बल्कि इसमें आनुपातिक-अभिन्न, आनुपातिक-अंतर, और आनुपातिक-अभिन्न-भिन्न (पीआईडी) नियंत्रण करने के लिए सभी सॉफ़्टवेयर भी शामिल हैं।. जब आप सॉफ़्टवेयर लोड करते हैं तो यह संभवतः स्क्रीन पर एक साथ फ़िट होने के लिए बहुत बड़ा होगा, लेकिन इसमें वास्तव में तीन भाग होते हैं, जैसा कि संलग्न ग्राफ़िक में दिखाया गया है।

ए - समय के साथ त्रुटि के अभिन्न और व्युत्पन्न को खोजने के लिए त्रुटि और "कैलकुलस" की गणना करने के लिए गणित।

बी - केपी, की, और केडी की पीआईडी नियंत्रण सेटिंग्स के आधार पर बाएं मोटर गति की गणना करने के लिए गणित

सी - मोटर गति सीमा का परीक्षण करने के लिए गणित, और बाएँ और दाएँ मोटरों को सही मोटर गति भेजें।

ये तीनों अपने स्वयं के अनंत लूप (आरंभीकरण के बाद) चलाते हैं और आप "हाथ" आइकन का उपयोग करके चारों ओर ब्राउज़ कर सकते हैं, लेकिन बॉक्स सामग्री की जांच करने और सेटिंग्स बदलने के लिए "तीर" आइकन पर वापस स्विच करें।

चरण 11: 03 लाइन (आनुपातिक नियंत्रण) कार्यक्रम का संपादन

मध्य खंड (पिछले विवरण में खंड बी) में आप देखेंगे कि "03 लाइन" कार्यक्रम में, की और केडी दोनों की सेटिंग्स 0 हैं।

चलो उन्हें वैसे ही छोड़ दें। हम केवल नियंत्रक के आनुपातिक भाग Kp के मान को बदलेंगे।

Kp तय करता है कि लाइन से दूर जाने पर रोबोट कितनी आसानी से गति बदलता है। यदि Kp बहुत बड़ा है, तो गति अत्यंत झटकेदार होगी (ऑन-ऑफ नियंत्रक के समान)। यदि Kp बहुत छोटा है, तो रोबोट बहुत धीरे-धीरे सुधार करेगा, और रेखा से बहुत दूर चला जाएगा, विशेष रूप से वक्रों पर। यह इतनी दूर भी बह सकता है कि पूरी तरह से रेखा खो जाए!

13 "03 लाइन" प्रोग्राम किस सेट-पॉइंट का उपयोग कर रहा है? (ए लूप में लाइट सेटिंग पढ़ने के बाद घटाया गया)_

14 वर्तमान "03 लाइन" प्रोग्राम में Kp का मान क्या है? _

आनुपातिक नियंत्रक के लिए समय परीक्षण ("3 लाइन" कार्यक्रम)

आप समय परीक्षण करने के लिए अपने रोबोट की मेमोरी में सहेजे गए "03 लाइन" प्रोग्राम के लिए मूल सेटिंग्स का उपयोग करेंगे, और आप कुल तीन बार परीक्षण माप के लिए "03 लाइन" प्रोग्राम में दो अन्य संशोधनों का भी उपयोग करेंगे। आपको जो संशोधन करने हैं उनमें शामिल हैं

DRIFTY - Kp का एक मान ढूँढना जो रोबोट को बहुत धीमी गति से बहाव देता है, और संभवतः रेखा की दृष्टि खो देता है (लेकिन उम्मीद है कि नहीं)। ०.५ और २.५ (या अन्य मान) के बीच एक Kp भिन्न मान आज़माएँ जब तक कि आपको वह स्थान न मिल जाए जहाँ रोबोट ड्रिफ्ट करता है, लेकिन लाइन पर रहता है।

JERKY - Kp का एक मान ढूँढना जो रोबोट को आगे-पीछे झटका देता है, जो ऑन-ऑफ प्रकार की गति के समान है। १.५ और ३.५ (या अन्य मान) के बीच कहीं केपी मान का प्रयास करें जब तक कि आपको वह न मिल जाए जहां रोबोट आगे और पीछे की गति प्रदर्शित करना शुरू कर देता है, लेकिन बहुत नाटकीय रूप से नहीं। इसे Kp के "महत्वपूर्ण" मान के रूप में भी जाना जाता है।

ट्रैक के चारों ओर एक संपूर्ण दक्षिणावर्त मोड़ के लिए समय परीक्षणों की आवश्यकता केवल मूल "3 लाइन" मानों और मूल्यों के दो नए सेट (DRIFTY और JERKY) के साथ होती है, जिन्हें आप रोबोट द्वारा ट्रैक की केवल एक छोटी लंबाई का पालन करके खोजते हैं। हर बार अपने रोबोट में परिवर्तन डाउनलोड करना न भूलें!

15 Kp के इन तीन मानों में से प्रत्येक के लिए "3 लाइन" प्रोग्राम के लिए आनुपातिक नियंत्रण मान और समय परीक्षण रिकॉर्ड करें (रोबोट में परिवर्तन डाउनलोड करना याद रखें!) DRIFTY और JERKY होना)।

चरण 12: उन्नत पीआईडी नियंत्रक

इस चरण को शुरू करने से पहले, पहले के चरणों को पूरा करना सुनिश्चित करें, सभी अनुरोधित सूचनाओं को रिकॉर्ड करते हुए, उस विशेष रोबोट के साथ जिसे आप इस प्रयोगशाला के लिए उपयोग करने का इरादा रखते हैं। ट्रैक पर यांत्रिक पहलुओं, मोटर पहलुओं और विशेष रूप से प्रकाश संवेदक परिणामों के संबंध में प्रत्येक रोबोट थोड़ा अलग है।

वे नंबर जिनकी आपको पिछले प्रयोगों से आवश्यकता होगी

16 अधिकतम प्रकाश संवेदक रीडिंग (चरण 2 से) _

१७ न्यूनतम प्रकाश संवेदक रीडिंग (चरण ५ से) _

18 सेट-पॉइंट के लिए अच्छी सेटिंग (उपरोक्त का औसत) _

19 Kp के लिए DRIFTY सेटिंग (चरण 15 से) _

Kp के लिए 20 JERKY (गंभीर) सेटिंग (चरण 15 से) _

पीआईडी नियंत्रक को समझना

आपने औद्योगिक नियंत्रण पाठ्यक्रम के हिस्से के रूप में आनुपातिक अभिन्न अंतर (पीआईडी) नियंत्रक के बारे में सीखा होगा, और विकिपीडिया (https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller) पर एक अच्छा त्वरित अवलोकन ऑनलाइन है।

इस प्रयोग के मामले में, मापा मूल्य फर्श से परावर्तित प्रकाश की मात्रा है। सेट-पॉइंट प्रकाश की वांछित मात्रा है जब रोबोट सीधे काले टेप के किनारे से ऊपर होता है। त्रुटि वर्तमान प्रकाश रीडिंग और सेट-पॉइंट के बीच का अंतर है।

आनुपातिक नियंत्रक के साथ, बाईं मोटर की गति त्रुटि के समानुपाती थी। विशेष रूप से:

त्रुटि = प्रकाश पढ़ना - सेट-प्वाइंट

इस ग्राफिक में सेट-पॉइंट को 50 पर सेट किया गया था।

बाद में, वाम मोटर की गति का पता लगाने के लिए, हम विशेष रूप से आनुपातिक स्थिरांक "केपी" द्वारा त्रुटि को गुणा करते हैं:

एल मोटर = (केपी * त्रुटि) + 35

जहां इस ग्राफिक में, Kp 1.5 पर सेट है, और 35 का जोड़ प्रोग्राम के दूसरे भाग में होता है। ४० से +४० की सीमा में कहीं भी संख्या को परिवर्तित करने के लिए ३५ का मान जोड़ा जाता है, एक संख्या होने के लिए जो १० और ६० (उचित मोटर गति) के बीच कहीं है।

इंटीग्रल अतीत की एक तरह की स्मृति है। यदि त्रुटि अधिक समय से खराब है, तो रोबोट को सेट-पॉइंट की ओर गति करनी चाहिए। Ki का उपयोग इंटीग्रल द्वारा गुणा करने के लिए किया जाता है (इंटीग्रल त्रुटियों का चल रहा योग है - इस मामले में, प्रत्येक पुनरावृत्ति 1.5 से कम हो जाता है, इसलिए रोबोट में पिछली त्रुटियों की "लुप्त होती स्मृति" होगी)।

व्युत्पन्न भविष्य की भविष्यवाणी का एक प्रकार है। हम पिछली त्रुटि की वर्तमान त्रुटि से तुलना करके भविष्य की त्रुटि की भविष्यवाणी करते हैं और मानते हैं कि त्रुटि परिवर्तन की दर कुछ हद तक रैखिक होगी। भविष्य की त्रुटि जितनी बड़ी होने की भविष्यवाणी की जाती है, उतनी ही तेजी से हमें सेट-पॉइंट पर जाने की आवश्यकता होती है। केडी का उपयोग व्युत्पन्न द्वारा गुणा करने के लिए किया जाता है (व्युत्पन्न वर्तमान त्रुटि और पिछली त्रुटि के बीच का अंतर है)।

एल मोटर = (केपी * त्रुटि) + (की * इंटीग्रल) + (केडी * व्युत्पन्न) + 35

चरण 13: सर्वश्रेष्ठ पीआईडी पैरामीटर ढूँढना

ऐसे कई तरीके हैं जिनका उपयोग पीआईडी मापदंडों को खोजने के लिए किया जा सकता है, लेकिन हमारी स्थिति में अद्वितीय पहलू हैं जो हमें मापदंडों को खोजने के लिए अधिक "मैनुअल" प्रयोगात्मक तरीके का उपयोग करने की अनुमति देते हैं। हमारे पास जो अद्वितीय पहलू हैं वे हैं:

• प्रयोगकर्ताओं (आप) को मशीन के संचालन के तरीके की अच्छी समझ है
• यदि नियंत्रक पागल हो जाता है तो व्यक्तिगत चोट का कोई खतरा नहीं है, और खराब नियंत्रक सेटिंग्स के कारण रोबोट को नुकसान पहुंचाने का भी कोई खतरा नहीं है
• प्रकाश संवेदक एक ऐसा मैला संवेदन उपकरण है, और केवल एक प्रकाश संवेदक है, इसलिए हम केवल एक मामूली अच्छा अंतिम परिणाम प्राप्त करने की आशा कर सकते हैं। इसलिए हमारे प्रयोगों के लिए एक "सर्वश्रेष्ठ प्रयास" ठीक है

सबसे पहले, हमने पहले से ही "03 लाइन" का उपयोग सबसे अच्छा Kp (अच्छा सेट-पॉइंट और JERKY Kp मान चरण 18 और 20 ऊपर) तय करने के लिए किया था। निर्देशों के लिए पहला ग्राफिक देखें कि हमने Kp के लिए JERKY मान कैसे पाया।

Ki निर्धारित करने के लिए सॉफ़्टवेयर "04 लाइन" का उपयोग करें। ऊपर दिए गए आइटम 18 और 20 में दर्ज किए गए मानों के लिए हम पहले "4 लाइन" को संशोधित करेंगे। आगे हम धीरे-धीरे Ki को बढ़ाएंगे जब तक कि हमें एक ऐसा मान नहीं मिल जाता जो वास्तव में हमें सेट-पॉइंट पर बहुत तेज़ी से ले जाता है। Ki के लिए मान का चयन कैसे करें, इसके निर्देशों के लिए दूसरा ग्राफिक देखें।

21 Ki का सबसे तेज़ मान जो सेट-पॉइंट पर सबसे तेज़ (यहां तक कि कुछ ओवरशूट के साथ भी) स्थिर होता है _

केडी निर्धारित करने के लिए सॉफ्टवेयर "05 लाइन" का प्रयोग करें। पहले चरण 18, 20 और 21 के मानों के साथ "5 लाइन" को संशोधित करें, फिर केडी को तब तक बढ़ाएं जब तक कि आपको अंतिम काम करने वाला रोबोट न मिल जाए जो जल्दी से सेट-पॉइंट पर पहुंच जाए और बहुत कम ओवरशूट के साथ यदि कोई हो। तीसरा ग्राफिक निर्देश दिखाता है कि केडी का चयन कैसे करें।

22 केडी का इष्टतम मूल्य _

23 आपके रोबोट को अब ट्रैक का चक्कर लगाने में कितना समय लगता है ??? _

चरण 14: निष्कर्ष

प्रयोगशाला प्रयोग बहुत अच्छा चला। लगभग २० छात्रों के साथ, पहले ग्राफ़िक में दिखाए गए १० (दस) वर्कस्टेशन + रोबोट सेटअप का उपयोग करते हुए, संसाधनों का कभी भी लॉगजैम नहीं था। समय परीक्षण के लिए एक समय में अधिकतम तीन रोबोट ट्रैक की परिक्रमा कर रहे थे।

मैं शामिल अवधारणाओं के कारण पीआईडी नियंत्रण भाग (कम से कम, "04 लाइन" और "05 लाइन") को एक अलग दिन में तोड़ने की सलाह देता हूं।

मेरे द्वारा चुने गए मानों का उपयोग करते हुए नियंत्रणों की प्रगति ("01 लाइन" से "05 लाइन") को दिखाने वाले वीडियो का एक क्रम यहां दिया गया है - लेकिन प्रत्येक छात्र थोड़ा अलग मूल्यों के साथ आया, जिसकी अपेक्षा की जानी चाहिए!

याद रखें: शीर्ष कारणों में से एक बहुत अच्छी तरह से तैयार रोबोट टीमें प्रतिस्पर्धा की घटनाओं में खराब प्रदर्शन करती हैं, यह तथ्य यह है कि वे घटना के सटीक स्थान पर अंशांकन नहीं करते हैं। जोस्टलिंग के कारण सेंसर की रोशनी और मामूली स्थिति में बदलाव पैरामीटर मानों को बहुत प्रभावित कर सकता है!

• लेगो रोबोट के साथ 01 लाइन (ऑन-ऑफ) पीआईडी नियंत्रण -
• लेगो रोबोट के साथ 02 लाइन (डेड-ज़ोन के साथ ऑन-ऑफ) पीआईडी नियंत्रण -
• लेगो रोबोट के साथ 03 लाइन (आनुपातिक) पीआईडी नियंत्रण -
• लेगो रोबोट के साथ 04 लाइन (आनुपातिक-अभिन्न) पीआईडी नियंत्रण -
• लेगो रोबोट के साथ 05 लाइन (आनुपातिक-अभिन्न-व्युत्पन्न) पीआईडी नियंत्रण -