Розроблення лабораторного макету для дослідження характеристик PID регулятора на базі Arduino - Гамов, О. В. (My University, 2025)
Об'єкт дослідження – процес автоматизованого управління промисловими технологічними процесами. Предмет дослідження – методи, алгоритми та лабораторні макети для вивчення промислової автоматики. Мета дослідження – підвищення якості підготовки фахівців з автоматизації шляхом розробки та впровадження лабораторного макета для дослідження автоматизованих систем управління на основі ПІД-регуляторів. Методи дослідження – теорія автоматичного регулювання, алгоритми цифрової обробки сигналів, програмування мікроконтролерів, розробка електронних схем. У процесі виконання кваліфікаційної роботи було проаналізовано існуючі лабораторні макети, їх конструктивні особливості, функціональні можливості та методи застосування. На основі цього розроблено структурну схему, алгоритми функціонування, а також електричну принципову схему макета для дослідження ПІД-регулятора. Було здійснено вибір апаратних компонентів, таких як контролери, сенсори, RC-ланки та інші елементи, що забезпечують функціональність макета. Реалізовано цифровий ПІД-регулятор із використанням мікроконтролера Arduino Nano, зокрема алгоритми регулювання з пропорційними, інтегральними та диференціальними складовими. Програмна реалізація системи управління із замкнутим контуром була протестована на моделюваних та реальних процесах. Розробка спрямована на вдосконалення навчального процесу через впровадження лабораторного макета у освітні програми. Такий підхід сприяє досягненню Цілі сталого розвитку 9 – "Індустрія, інновації та інфраструктура", оскільки забезпечує розвиток інноваційних освітніх технологій. Лабораторні макети дають змогу готувати висококваліфікованих фахівців для сучасних виробництв, наближаючи навчальний процес до реальних умов роботи, а також підвищують ефективність використання технологій у промисловій автоматизації. Отримані результати сприяють створенню інноваційного інструменту навчання, що поєднує апаратні й програмні компоненти. Запропонований макет моделює роботу промислової системи управління, забезпечуючи доступність і ефективність практичного навчання. Це є важливим кроком у розвитку сучасної інженерної освіти, орієнтованої на формування практичних навичок роботи з автоматизованими системами управління.
Keywords: ПІД-регулятор; лабораторний макет; вдосконалення навчального процесу; мікроконтролер Arduino