Group Meeting วันพฤหัสบดีที่ 1 ก.ค. 2553

สรุปการนำเสนอ วันที่ 1 ก.ค. 2553

"การทดลองใช้  Arduino ควบคุมอุณหภูมิด้วยระบบ PID"

นำเสนอโดย จักราวุธ บุญชู

ระบบ PID เป็นวิธีการควบคุมระบบแบบหนึ่ง ประกอบด้วยการคำนวณสมการทางคณิตศาสตร์ 3 ส่วน คือ Proportional, Integral และ Derivative control โดยทั้ง 3 ส่วนนี้จะทำหน้าที่หลักต่างกัน เพื่อช่วยกันส่งเสริมและชดเชยการควบคุม ให้มีเสถียรภาพที่สุด แต่อย่างไรก็ตาม PID control ก็อ้างอิงสมการทางคณิตศาสตร์ แต่ในการทดลองนี้ได้เรียกใช้ Library PID    ที่มีสมการทางคณิตศาสตร์อยู่แล้วซึ่งสามารถเรียกใช้งานได้เลยเพียงป้อนค่าอินพุต ค่าที่ต้องการ  ค่า Kp  Ki  Kd ให้ฟังก์ชัน ก็จะมีการคำนวณค่าเอาท์พุตที่จะทำค่าอินพุตเข้าหาค่า ที่ต้องการ

การทดลอง
1. เปิดโปรแกรมแล้วเลือก File > Examples > PID_Beta6 > Example > PIDSample   เมื่อเปิดขึ้นมาแล้วจะได้ code ดังรูป

คำสั่งที่เกี่ยวข้องกับ Library PID
PID myPID(&Input, &Output, &Setpoint,2,5,1);คือ คำสั่งส่งและรับค่าให้กับฟังก์ชันใน Library ที่มีการรับค่า อินพุต เอาท์พุต ค่าทีเราต้องการ ค่า Kp , Ki ,Kd ตามลำดับ
Set point = xxxx; คือ การตั้งค่าที่ต้องการ
myPID.SetMode(AUTO); คือ คำสั่งเปิดลูปเปิด PID ให้มีการทำงานแบบอัตโนมัติ ซึ่งใน Library นี้มีให้เลือกอยู่  2 โหมด คือ Auto และ Manual
myPID.Compute(); คือ คำสั่งเรียกใช้ฟังก์ชันคำนวณ

จากรูปที่ 2 ให้เพิ่มคำสั่งเพื่อให้โปรแกรมแสดง ค่า อินพุต เอาท์พุต และค่าที่เราต้องการ ด้วยคำสั่ง
Serial.print(" ");  และทำการกำหนด Baud rate ด้วยคำสั่ง Serial.begin(9600);
ดังรูปที่ 3

จากนั้นทำการ Compiler เมื่อไม่มี error แล้วให้ตรวจสอบว่า Port com ที่ใช้ตรงกันหรือยัง และต้องดูด้วยว่าเบอร์ไอซีที่ให้นั้นถูกต้องหรือไม่ ดังรูปที่ 4 รูปที่ 5 และ รูปที่ 6

เมื่อตรวจสอบเรียบร้อยแล้วให้ทำการโหลดโปรแกรมเข้าไอซี จะนั้นก็ต่อวงจรเพื่อทดลอง ดังรูปที่ 7 และ รูปที่ 8

สามารถดูค่า  อินพุต เอาท์พุต ได้โดยการเปิดหน้าต่าง Terminal ดังรูปที่ 9

จากเห็นได้ว่าการที่เราดูค่าจะ Terminal นั้นจะมองได้ยากว่าการลู่เข้าจะช้าหรือเร็ว ดังนั้นต้องมีเขียนกราฟเพื่อที่ให้มองได้ง่ายขึ้นโดยใช้โปรแกรม processing ต้องเพิ่ม code ดังนี้

#include
double Setpoint, Input, Output;
PID myPID(&Input, &Output, &Setpoint,2,5,1);
unsigned long serialTime;
void setup()
{        
   Serial.begin(9600);
   Input = analogRead(0);
   Setpoint = 100;
   myPID.SetMode(AUTO);
}
void loop()
{
  Input = analogRead(0);
  myPID.Compute();
  analogWrite(3,Output);
  if(millis()>serialTime)
  {
        SerialReceive();
        SerialSend();
        serialTime+=5;
   }
  delay(500);
}
union {               
  byte asBytes[24];   
  float asFloat[6];   
}                     
foo;                  
void SerialReceive()
{
  int index=0;
  byte Auto_Man = -1;
  while(Serial.available()&&index<25)
  {
    if(index==0) Auto_Man = Serial.read();
    else foo.asBytes[index-1] = Serial.read();
    index++;
  }
  if(index==25  && (Auto_Man==0 || Auto_Man==1))
  {
    Setpoint=double(foo.asFloat[0]);

    if(Auto_Man==0)                  
    {                                   
      Output=double(foo.asFloat[2]);    
    }                                    
   
    double p, i, d;                     
    p = double(foo.asFloat[3]);         
    i = double(foo.asFloat[4]);          
    d = double(foo.asFloat[5]);          
    myPID.SetTunings(p, i, d);           
   
    if(Auto_Man==0) myPID.SetMode(MANUAL);
    else myPID.SetMode(AUTO);            
  }
  Serial.flush();                        
}
void SerialSend()
{
  Serial.print("PID ");
  Serial.print(Setpoint);  
  Serial.print(" ");
  Serial.print(Input);  
  Serial.print(" ");
  Serial.print(Output);  
  Serial.print(" ");
  Serial.print(myPID.GetP_Param());  
  Serial.print(" ");
  Serial.print(myPID.GetI_Param());  
  Serial.print(" ");
  Serial.print(myPID.GetD_Param());  
  Serial.print(" ");
  if(myPID.GetMode()==AUTO) Serial.println("Automatic");
  else Serial.println("Manual");
}

เมื่อเขียนโปรแกรมเรียบร้อยแล้วก็ทำการโหลดโปรแกรม และเปิดโปรแกรม Processing ไฟล์ชื่อ PID_Plot  แล้วกดรันโปรแกรม ดังรูปที่ 10