Událostmi řízený PID regulátor s využitím IQRF technologie

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a implementací efektivního řídicího systému využívajícího principy událostmi řízené regulace a bezdrátové komunikace. Pro přenos dat mezi jednotlivými prvky systému je využita bezdrátová technologie IQRF. Řídicí systém je realizován řídicím systémem REXYGEN na platformě Raspberry Pi. V diplomové práci je vytvořen algoritmus pro komunikaci bezdrátových uzlů digitálně-analogového a analogově-digitálního převodníku s řídicím systémem. V analogově digitálního převodníku je implementován mechanismus řízení založený na dosažení definovaných prahových hodnot regulační odchylky. Součástí práce je také analytická identifikace řízené soustavy reprezentované dvojitým RC článkem, návrh robustního a PI regulátoru a jejich porovnání pomocí časové a frekvenční analýzy. Regulátory jsou následně implementovány v řídicím systému, jehož součástí je i komunikace s bezdrátovými uzly. Pro účely demonstrace regulačních procesů a nastavení parametrů je vytvořena vizualizace propojená s řídicím systémem. Závěrem je provedeno měření energetické náročnosti bezdrátových uzlů a porovnání efektivity řízení na základě události a kontinuální regulace.

This master’s thesis focuses on the design and implementation of an efficient control system using the principles of event-based control and wireless communication. The IQRF wireless technology is used for data transmission between individual system components. The control system is implemented by the REXYGEN control system on the Raspberry Pi platform. In this thesis, an algorithm is created for communication of wireless nodes of digital-to-analog and analog-to-digital converters with a control system. A control mechanism based on reaching defined threshold values of the control error is implemented in the analog-to-digital converter. The thesis also includes the analytical identification of the controlled system represented by a double RC circuit, the design of a robust and a PI controller, and their comparison using time and frequency domain analysis. The controllers are implemented in a control system, which also includes communication with wireless nodes. For the purpose of demonstrating the control processes and parameter configuration, a visualization connected to the control system has been created. Finally, the energy consumption of the wireless nodes is measured, and the efficiency of event-based control is compared with continuous control.