Hi,
ich spiel gerade mit nem Versuchsaufbau fürn Selbstbau-PID-Regler rum.
Hab eben nen 5,2Ohm 17W Widerstand auf 100 Grad aufgeheizt. Dachte ich.
Die Keramikfüllung hat aber ein ziemlich kapazitives Wärmeverhalten und
heizt um rund 30 Grad nach. Wie geht man "draußen im Feld" mit diesem
Problem um? Ich müßte ja eigentlich schon vorher abschalten, d.h. nach
einer Tabelle vielleicht bei ca 70°C, um den verfälschenden Einfluß
rauszurechnen. Das kann es ja aber eigentlich nicht sein, oder? ICh
bräuchte bei jedem Sollwert nen anderen Abschaltwert.
Wie geh ich prinzipiell vor?
Die Differentialkonstante D ganz klein und I relativ groß machen? Was
ist der Trick am mech. Regler daß das beim Bügeleisen nicht so
gravierend auftritt ist?
Verwirrter schrieb:> Die Keramikfüllung hat aber ein ziemlich kapazitives Wärmeverhalten und> heizt um rund 30 Grad nach. Wie geht man "draußen im Feld" mit diesem> Problem um?
Theoretisch: man macht den P-Anteil kleiner.
Praktisch: man heizt nicht so stark...
> Was ist der Trick am mech. Regler daß das beim Bügeleisen nicht so> gravierend auftritt ist?
Es wird dort gemessen, wo geheizt wird. Nicht an einer Stelle, die über
ein PT1-Glied abgekoppelt ist...
Verwirrter schrieb:> Hi,> ich spiel gerade mit nem Versuchsaufbau fürn Selbstbau-PID-Regler rum.> Hab eben nen 5,2Ohm 17W Widerstand auf 100 Grad aufgeheizt. Dachte ich.> Die Keramikfüllung hat aber ein ziemlich kapazitives Wärmeverhalten und> heizt um rund 30 Grad nach.
Jain. Das ist schlicht der Wärmeleitwert der Verpackung des
Widerstandes. So gesehen ist es schon kapazitiv, denn die Füllung
speichert Wärme von hoher Temperatur. Die wird dann langsam nach außen
abgeleitet und erhöht weiter die Temperatur an der Gehäuseoberfläche,
die du ja vermutlich misst.
Stationär wird dieser Unterschied verschwinden, wenn du den Aufbau nur
lange genug betreibst.
> Wie geht man "draußen im Feld" mit diesem> Problem um? Ich müßte ja eigentlich schon vorher abschalten, d.h. nach> einer Tabelle vielleicht bei ca 70°C, um den verfälschenden Einfluß> rauszurechnen.
Kommt auf dein Modell an. Du könntest ganz primitiv mal eine Totzeit
ansetzen, die zwischen 'Reinstecken von elektrischer Energie'
(Stellgröße) und 'Ansteigen der Oberflächentemperatur' (Regelgröße)
vergeht. Ist so sicherlich nicht ganz korrekt, denn das ganze ist ein
Ausgleichsprozess. Sobald du keine elektrische Energie mehr zuführst,
verteilt sich die vorhandene Wärmemenge auf den ganzen Widerstand, d.h.,
es wird an der Oberfläche nicht mehr so heiß, wie es im Abschaltmoment
im Kern war.
Real wird das wohl irgendeine PT1Tt-Strecke oder sowas sein, aber das
tut auch nicht weh.
> Das kann es ja aber eigentlich nicht sein, oder? ICh> bräuchte bei jedem Sollwert nen anderen Abschaltwert.
Ja, so ungefähr. Für das Modell mit der Totzeit könntest du mal einen
Prädiktorregler ausprobieren. Das ist quasi ein Regelkreis, der ein
kleines Modell der Regelstrecke ohne Totzeit enthält. Der Reger regelt
dann fleißig und bekommt von diesem kleinen Modell sofort (keine
Totzeit!) eine Antwort und ist zufrieden, während die Antwort
tatsächlich erst durch die ganze reale Strecke durchwandern muss.
> Wie geh ich prinzipiell vor?> Die Differentialkonstante D ganz klein und I relativ groß machen?
Es gibt da diverse Faustformeln, auch für Regelkreise mit dominanter
Totzeit. Schau mal Ziegler/Nichols oder Chiem/Reswick/Hrones.
> Was> ist der Trick am mech. Regler daß das beim Bügeleisen nicht so> gravierend auftritt ist?
Da ist es schlicht eine Hysterese und der genügend große Wärmeleitwert
der Heizfläche. Es tritt garkein so gravierender Unterschied zwischen
'innen' und 'außen' auf.
Verwirrter schrieb:> Wie geh ich prinzipiell vor?
1. Streckenverhalten bestimmen
2. Regler mit dieser Strecke so dimensionieren, dass kein Überschwingen
auftritt.
Ein PID auf eine Heizung ist eh suboptimal. Denn der I Regler dreht so
lange bis der P-Antei gleich Null ist. Dann macht der I-Anteil Alles.
Das ist nicht gut. Nimm mal eine Kurve auf : Stellglied nach
Ausgangstemperatur.
Und das sollte die erste Approximation sein : Stellglied als Funktion
der Vorgabe. Der PID kommt obendrauf.
Mikro Oschi schrieb:> Ein PID auf eine Heizung ist eh suboptimal. Denn der I Regler dreht so> lange bis der P-Antei gleich Null ist. Dann macht der I-Anteil Alles.> Das ist nicht gut. Nimm mal eine Kurve auf : Stellglied nach> Ausgangstemperatur.
Warum sollte ein PID-Regler hier suboptimal sein? Genau das von dir
beschriebene Verhalten (Abweichung 0 --> P-Anteil = 0 ; I regelt die
bleibende Regelabweichung aus) ist doch das Ziel der Regelung.
Die Idee mit dem Prädiktorregler gefällt mir, ich habe bis jetzt in der
Mitte des Widerstandes (quadratisches Profil 5mm, ca 80mm lang)gemessen.
Ich wollte zwischendurch mal an der Außenkante messen, denke aber mal
das dies die echte Tmperatur eher noch stärker verfälscht.
>Theoretisch: man macht den P-Anteil kleiner.>Praktisch: man heizt nicht so stark...
Die Temperatur stieg durch den hohen Strom schnell (delta t 90°/40s) an,
vielleicht war dies dem "Prozess" schlicht nicht angemessen. Vermutlich
ist eine Totzeit die einzig sinnvolle Lösung, daß das "System" sich
beruhigt - zumal ich ja bis jetzt nur die Aufheizperiode und nicht die
Halteperiode betrachtet hab. Vielleicht muß man es als Ganzes sehen...
Werd' auf jeden Fall weiterstricken. Danke für die zahlreichen
Denkansätze. Und was ne PT1Tt-Strecke ist find' ich auch noch raus.
Verwirrter schrieb:> Die Temperatur stieg durch den hohen Strom schnell (delta t 90°/40s) an,> vielleicht war dies dem "Prozess" schlicht nicht angemessen. Vermutlich> ist eine Totzeit die einzig sinnvolle Lösung, daß das "System" sich> beruhigt
Ja, am einfachsten testest du es nocheinmal, aber mit weniger Strom (-->
geringerer P-Anteil).
Eine Totzeit ist nicht die "einzig sinnvolle Lösung", sondern genau das
Gegenteil. Totzeiten sind regelungstechnisch schrecklich, und du hast ja
schon eine (die die Probleme erst verursacht), also warum willst du noch
eine dazunehmen?
Am besten einmal mit den oben genannten Näherungsverfahren
(Ziegler/Nichols oder Chiem/Reswick/Hrones) beginnen. Regelungstechnik
ist nicht umsonst ein sehr komplexes Feld, das selbst
Elektrotechnik-Universitätsstudenten oft Schweißperlen auf die Stirn
treibt. Einfach "Strom drauf" ist eben nicht.
>Warum sollte ein PID-Regler hier suboptimal sein?
Ein PID Regler ist immer suboptimal. Er ist fuer Leute, die zu faul
und/oder zu doof sind das Problem zu ueberlegen, und loest das Problem
trotzdem in den meisten Faellen.
Das Suboptimale aeussert sich dann dahingehend, dass man die PID
Parameter eigentlich dem Betriebspunkt anpassen sollte, wenn man's
besser haben moechte.
Ich empfehl einen PID zusaetzlich zu einem bestehenden Model. Wenn man
einem PID mit einem Prediktor helfen kann, bekommt man ein besseres
Zeitverhalten. Das Modell sollte 80-90% des Verhaltens machen, der PID
oberdrauf noch 10-20%
>>Ein PID Regler ist immer suboptimal.
Ein PID-Regler ist eine allgemeingültige, weit verbreitete Vorrichtung,
die meist recht gut funktioniert. Wie sollen die das mit Lab-View
machen, für jede Eventualität einen vorgefertigten Regler reinpacken?
>>Wie geh ich prinzipiell vor?>>Die Differentialkonstante D ganz klein und I relativ groß machen?
D = Deviation = Abweichung
Durch den Abstand der Heizwendel von der gemessenen Außenfläche entsteht
eine Totzeit. Besser wäre es, wenn die Heizung einen direkteren
Wärmekontakt zur Objekt hätte. Falls Du den Heizwiderstand auf einem
Metallblock anbringst, ist das Überschwingen wesentlich geringer im
Verhältnis der Wärmekapazität der Heizung zum Metallblock. Wie gut die
Regelung funktioniert, hängt als zu einem großen Teil vom Aufbau ab.
Der D-Anteil detektiert, daß der Ist-Wert noch steigt, obwohl der
Soll-Wert fast erreicht ist und steuert gegen. Also den D-Anteil größer
machen.
Mikro Oschi schrieb:>>Warum sollte ein PID-Regler hier suboptimal sein?>> Ein PID Regler ist immer suboptimal. Er ist fuer Leute, die zu faul> und/oder zu doof sind das Problem zu ueberlegen, und loest das Problem> trotzdem in den meisten Faellen.
Ich zweifle nun ein bisschen an deiner Kompetenz. PID-Regler sind sicher
nicht immer das Optimum, aber "immer suboptimal" stimmt sicher nicht. Es
gibt genug Anwendungen, wo sie optimal passen. Mein Zitat hast du auch
gekürzt, denn meine Frage war ja, warum der verschwindende P-Anteil und
die reine Regelung über den I-Anteil schlecht wären.
> Das Suboptimale aeussert sich dann dahingehend, dass man die PID> Parameter eigentlich dem Betriebspunkt anpassen sollte, wenn man's> besser haben moechte.
Kommt auf die Strecke an, in vielen Fällen muss man das nicht machen.
> Ich empfehl einen PID zusaetzlich zu einem bestehenden Model. Wenn man> einem PID mit einem Prediktor helfen kann, bekommt man ein besseres> Zeitverhalten. Das Modell sollte 80-90% des Verhaltens machen, der PID> oberdrauf noch 10-20%
Was meinst du mit "Model"?
Gaser schrieb:>>>Ein PID Regler ist immer suboptimal.> Ein PID-Regler ist eine allgemeingültige, weit verbreitete Vorrichtung,> die meist recht gut funktioniert.
Naja, er ist halt (fast) immer 'suboptimal', weil er ein Universalregler
ist. Bessere Regler kann man also (fast) immer finden.
Das ist aber (fast) immer egal, weil die verwendeten Streckenmodelle
auch (fast) immer suboptimal sind... sofern überhaupt welche ermittelt
wurden.
Ein Professor formulierte eine der Einstellregeln für einen P-Regler mal
so:
'So weit aufdrehen, bis die Pumpe sich ungesund anhört, dann um die
Hälfte zurückdrehen, fertig.'
So läuft das halt oft :-)
