PID-basierte digitale Regelungstechnik mit Raspberry Pi und Arduino Uno

Der Arduino Uno ist ein Open-Source-Mikrocontroller-Entwicklungssystem, das Hardware, eine integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) und eine Vielzahl von Bibliotheken umfasst. Es wird von einer riesigen Gemeinschaft von Programmierern, Elektronikern, Enthusiasten und Akademikern unterstützt. Insbesondere die Bibliotheken erleichtern die Programmierarbeit und reduzieren die Entwicklungszeiten, da sie das Erstellen von Programmen erheblich erleichtern.

Der Raspberry Pi 4 kann in vielen Projekten wie Audio- und Videoanwendungen, aber auch in Industriesteuerungen, Robotik, Spielen usw. eingesetzt werden. Dazu bietet er auch WiFi- und Bluetooth-Fähigkeiten, wodurch er sich zudem hervorragend für internetbasierte Steuerungs- und Überwachungsanwendungen eignet.

In diesem Buch werden sowohl der Raspberry Pi 4 als auch der Arduino Uno in PID-basierten automatischen Steuerungsanwendungen eingesetzt. Nach einer grundlegenden Theorie der Regelsysteme werden funktionierende und getestete Projekte zur Steuerung realer Systeme mit PID-Reglern vorgestellt. Die Open-Loop-Eigenschaften, die Abstimmung der PID-Parameter und das Closed-Loop-Zeitverhalten der Systeme werden zusammen mit Blockdiagrammen, Schaltplänen und PID-Regelalgorithmen ausführlich diskutiert.

Vollständige Programme für den Raspberry Pi und den Arduino Uno runden die im Buch vorgestellten Projekte ab. Die Regelsysteme können problemlos auch auf andere Projekte angewendet werden und die für den Raspberry Pi 4 angegebenen Programme sollten auch mit anderen Modellen der Raspberry Pi-Familie reibungslos funktionieren.

Das Buch behandelt folgende Themen:

• Steuer- und Regelsysteme
• Analoge und digitale Sensoren
• Übertragungsfunktionen und zeitkontinuierliche Systeme
• Systemantwortfunktionen erster und zweiter Ordnung
• Zeitdiskrete digitale Systeme
• Zeitkontinuierliche PID-Regler
• Zeitdiskrete PID-Regler
• Zweipunkt-Temperaturregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno
• PID-basierte Temperaturregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno
• Motorsteuerung mit Raspberry Pi und Arduino Uno
• Wasserstandsregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno
• PID-basierte LED-Helligkeitsregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno

Die vollständigen Programme aller im Buch besprochenen Projekte können kostenlos von der Elektor-Website www.elektor.de/20398 heruntergeladen werden.