Le contrôle proportionnel-intégral-dérivé, mieux connu sous le nom de contrôle PID, est l'un des concepts les plus importants dans le domaine de la robotique et de l'automatisation. Apprendre à implémenter un contrôleur PID sur un Arduino peut ouvrir la porte à une variété de projets passionnants, des drones autonomes aux bras robotiques avancés. Cet article vous guidera à travers les bases du contrôle PID et comment l'implémenter sur un Arduino.
Qu'est-ce que le contrôle PID ?
Le contrôle PID est une méthode de contrôle par rétroaction qui tente de minimiser l'erreur entre une valeur mesurée et une valeur souhaitée. Pour ce faire, il ajuste une entrée de commande pour obtenir la valeur souhaitée. Le contrôle PID est ainsi nommé car il se compose de trois composants : le composant proportionnel (P), le composant intégral (I) et le composant dérivé (D).
Composants de contrôle PID
La composante proportionnelle est directement proportionnelle à l'erreur actuelle. Si l'erreur est grande, la contribution proportionnelle sera également grande. Cependant, une fois que le système s'approche de la valeur souhaitée, la contribution proportionnelle diminue.
La composante intégrale est proportionnelle à la somme de toutes les erreurs passées. Il est utilisé pour éliminer l'erreur constante laissée par la composante proportionnelle. La composante intégrale accumule l'erreur au fil du temps et fournit un coup de pouce au système si l'erreur persiste.
La composante dérivée est proportionnelle au taux de variation de l'erreur. Il essaie de prédire l'avenir du système en fonction de son taux de changement actuel. Le composant dérivé aide à lisser le mouvement du système et empêche l'oscillation.
Mise en œuvre du contrôle PID dans Arduino
Pour implémenter le contrôle PID sur un Arduino, vous aurez besoin d'un capteur pour mesurer la valeur actuelle, d'un actionneur pour ajuster la valeur actuelle et d'un Arduino pour exécuter l'algorithme de contrôle PID.
Tout d'abord, vous devez lire la valeur actuelle du capteur. Cela peut être fait en utilisant la fonction analogRead() pour les capteurs analogiques ou la fonction digitalRead() pour les capteurs numériques.
Ensuite, vous devez calculer l'erreur, qui est la différence entre la valeur souhaitée et la valeur mesurée. Cette erreur est ensuite utilisée pour calculer les contributions proportionnelle, intégrale et dérivée.
La contribution proportionnelle est simplement l'erreur multipliée par un gain proportionnel, que vous pouvez ajuster pour que le système réponde plus ou moins rapidement à l'erreur.
La contribution intégrale est la somme de toutes les erreurs passées, multipliée par un gain intégral. Ce gain peut être ajusté pour que le système réponde plus ou moins rapidement aux erreurs qui persistent dans le temps.
La contribution dérivée est la différence entre l'erreur actuelle et l'erreur précédente, multipliée par un gain dérivé. Ce gain peut être ajusté pour que le système réponde plus ou moins rapidement aux variations du taux d'erreur.
Enfin, la sortie du contrôleur PID est la somme des contributions proportionnelle, intégrale et dérivée. Cette sortie est ensuite utilisée pour régler l'actionneur à l'aide de la fonction analogWrite() ou digitalWrite().
Considérations finales
La mise en œuvre d'un contrôleur PID sur un Arduino peut être difficile, mais c'est une compétence précieuse pour quiconque s'intéresse à la robotique et à l'automatisation. Avec un peu de pratique, vous pouvez ajuster les gains de votre contrôleur PID pour obtenir les performances souhaitées de votre système. N'oubliez pas que la clé d'un bon contrôle PID est le réglage des gains, ce qui peut nécessiter quelques expérimentations.
Nous espérons que cet article vous a aidé à comprendre les bases du contrôle PID et comment l'implémenter sur un Arduino. Grâce à ces compétences, vous êtes bien préparé pour vous attaquer à une variété de projets de robotique et d'automatisation.
