在Ni Myrio上创建PID控制器 - 硬件

了解如何实现自己的简单PID控制器。在本文中，我们将重点关注硬件：Ni Myrio和Hobby DC伺服电机。

在这个简短的文章系列中，我们将使用带有爱好DC伺服电机的LabView实现一个简单的PID控制器。我们将通过删除其内部控制器并替换我们将自己制作的伺服器来定制伺服器。在本文中，我们迅速向您介绍PID控制，并遵循所需的硬件工作。下一篇文章将讨论软件和实施。

PID控制

我们生活的世界极具动态，而且通常很难衡量，更不用说控制了。

想象一下电动机 - 当它制造时，它具有机械公差，加起来可衡量的不准确性。此外，随着环境变量的变化，电动机的响应和行为也会发生变化。

仅这些更改或不准确性可能会导致有时表现良好的设备，有时不会输出我们的期望。因此，我们的设备需要能够适应，否则可以简单地控制它。

每当我们想调节过程或控制移动设备（例如上述电动机示例）时，我们都会使用外部设备或通常称为控制器的软件模块。

可以说，在学术界和行业中使用控制器的最流行方法是PID控制器。

PID代表比例综合衍生的。此控制方法使用反馈回路，该反馈循环将所需值与实际值进行比较以找到任何错误，然后试图最小化。随着误差变得越来越小，过程或设备接近所需状态。如果您想阅读有关PID控制的技术细节，请参考本文。

要求

要跟随，您应该拥有以下可用的硬件：

• ni myrio嵌入硬件设备
• 爱好DC伺服电机，您可以通过拆卸和自定义
• 跳线
• 10KOHM电阻（X2）
• 焊接铁/车站

此外，如果您有热链管和/或隔热胶带，它也可能会派上用场。

图1。该实验的设置

关于我们的“植物”

通常在控制器的背景下，被控制的设备称为“植物”。这是一个遗留术语（想象一下一个大型化学植物，具有需要控制的过程），您仍然可以在文献中找到。

爱好伺服器将成为我们的植物。但是，在我们进入如何使用它之前，让我们讨论首先执行并涵盖一些背景所需的自定义。

在大多数情况下，标准的模拟DC伺服器将在外壳中包含一个基于操作的控制器。除此之外，它将具有旋转电位计以检测当前位置，这是反馈​​所必需的。我们将自定义此控制器，以便它可用于其原始目的以外的其他东西。

如果您听说过修改伺服器进行“连续旋转”，则可能知道这是在哪里。我们的修改略有不同，因为我们将电位计处于其原始位置，而不是完全将其删除。

我们的计划是自定义内部伺服控制器，以使我们可以控制速度而不是位置。为此，我们将用连接为电压隔板的一对10kOHM电阻代替电位计电线，该电压分隔器提供了固定的输出电压（与电位计相反，电位器会产生一个输出电压，该输出电压随着伺服旋转而变化）。这将欺骗内部控制器始终检测位置偏移。

通过发送典型的伺服脉冲，我们将获得控制速度而不是位置的能力。

下面的图2和表1显示了在没有任何自定义的情况下预期如何工作的标准伺服电机。

图2。通过PWM进行简单的伺服控制

表格1。标准伺服行为

表2显示了随后在相同输入的自定义后如何做出响应。在这种情况下，T设置为20毫秒（50Hz刷新率）。

表2。自定义后的伺服行为

定制

现在，我们已经了解了我们需要做的事情，让我们在实践中实施它。请按照以下步骤准备要在外部控制的DC伺服器：

1.拧下伺服电机的底部并卸下后壳。然后找到电位计（应连接到伺服器的旋转部分），并识别与板连接到板的三根电线。

2.从第1步中删除这三根电线，考虑到每根电线都焊接到（尤其是中间的一根！）。如果可以的话，请尝试拍照，以防您需要参考工作。

图3。伺服带有后盖。

3.如图4所示，将两个10kOHM电阻连接在一起，使其中间接头是单独的腿。可选地，您可以焊接关节以确保其固定到位。这将形成一个电压分隔器，该电压分隔线可提供两个电阻的一半电压。

图4。从两个10kOHM电阻器中创建电压分隔器。

4.现在，我们将用新制作的电压分隔器替换电位计连接。焊接电位计电线连接到相同垫的电阻。确保两个电阻相遇的导线进入中心垫（连接电位计的中间线的位置）。这被指定为（2）在图5中。其他两个可以采用任何一种方式（1）。

图5。用电压分隔器代替电位计。

5.焊接（或以其他方式连接）三个悬挂电位计连接到跳线，因此我们可以在下一步中将它们连接到Myrio。

图6。跳线连接器在电位器电线上焊接，以便于接口到Myrio。

6.将先前焊接的跳线连接到Ni Myrio MXP扩展板。电位计的中间（刮水器）线（在我的情况下为白色）必须转到A端口A的AI0。其余两个必须连接到地面和5V。请注意，只要电线进入正确的连接，您就可以选择一种物理连接到Myrio的其他方法。

7.使用另外三根跳线电线将伺服连接器上的黑色，红色和白色电线连接到地面，5V和AO0。同样，只要连接相同，您就可以使用不同的手段与Myrio进行物理接口。

如果您遵循说明，则应该具有图7中所示的设置。

图7。实验的完整伺服定制和连接设置。

图8。修改伺服机箱。

最后，您将要关闭伺服机箱。由于我们现在有额外的电线从设备上弹出，因此我必须通过剪掉塑料盖的一部分来腾出一些额外的空间（请参见上面的图8）。我还使用了热链管来覆盖电线连接，因此它们不会不小心触摸。

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这就是我们的硬件所需的。在下一篇文章中，我将解释如何使用Ni LabView在软件中编写PID控制器，并使用我们自己的自定义PID控制器控制自定义的伺服器。

系列的下一篇文章：在Ni Myrio上创建PID控制器 - 软件

为自己自己尝试一下！得到bom。