Hallo Leute, ich arbeite derzeit an einer Wohnraum-Temperaturregelung und benötige für die Fein-Auslegung des Regelagorithmus noch ein paar Hilfestellungen. Kurz ein paar Fakten zum Projekt und der Hardware Die Regelung läuft auf einem PIC32 Webserver. In jedem Raum ist ein Funksensor installiert, der ca. alle 3 Minuten einen Temperaturwert sendet (Intervall nicht verstellbar). Geheizt wird über gewöhnliche Wandheizkörper, deren Thermostate durch einen batteriebetriebenen Funk-Stellantrieb ersetzt wurden. Eine Änderung des Ventilstellwerts ist alle 2 Minuten möglich. Mit der bestehenden Hardware kann ich die Raumtemperaturen sowie Regel- und Stellgrößen auf SD-Karte loggen und anschließend auswerten. Die momentan implementierte Temp-Regelung Einfacher PI-Regler, der alle 3 Minuten einen neuen Ventilstellwert berechnet. Wenn das Ventil vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen ist, wird die Aufsummierung des I-Anteils gestoppt (Anti-Windup). Nach tagelangem Herumspielen mit den P- und I-Konstanten des Reglers funktioniert das ganze nun eigentlich schon ganz manierlich. Die beigefügte Grafik zeigt das 24h-Ergebnis für meinen "Modellraum" (ca. 10 m², Tür und Fenster während des "Experiments" geschlossen). Neben der Soll- und Ist-Temperatur sind dort auch die Ventilstellung (Wertebereich 0 - 255) und der I-Anteil (Wertebereich 0 bis 66) sowie die Außentemperatur, die derzeit nicht in die Regelung eingeht, aufgetragen. Die Verbleibende Temperaturabweichung bei konstanter Temperaturvorgabe ist meiner Meinung nach völlig akzeptabel. Was mich allerdings stört ist, dass die relative gute Regelqualität mit sehr vielen Ventilstellungsänderungen verbunden ist. Dies ist für batteriebetriebene Stellantriebe natürlich ungünstig. Ein weiteres Problem ergibt sich bei Sprüngen der Temperaturvorgabe (wie auch in der Grafik ersichtlich): Das System besitzt eine relativ große Totzeit. Wird das Ventil der Heizung geöffnet dauert es mitunter bis zu 10 Minuten, bis am Temperatursensor eine Temperatursteigung registriert wird. In dieser Zeit ist der I-Anteil natürlich bereits stark gestiegen und es kommt zu einem großen Überschwinger. Meine Fragen - Wie kann ich die Anzahl der Ventilstellungsänderungen reduzieren, ohne die Regelqualität dramatisch zu verschlechtern? (eine Verlängerung des Regelintervalls auf z.B. 10 Minuten war jedenfalls keine gute Idee...) - Was macht man bei Sprüngen der Sollwertvorgabe in so einem totzeitbehafteten System? Macht es vielleicht Sinn in der Aufheizphase gar nicht mit PI-Regelung zu arbeiten? Die Totzeit wird bei größeren Räumen vermutlich noch stärker ausgeprägt sein und die Regelung weiter erschweren. - Kann man die Außentemperatur noch sinnvoll in der Regelung berücksichtigen? - Wie machen das die Profis? ;-) Ich danke Euch für Eure Anregungen! Gruß Daniel
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Ich bin kein Profi, aber ich babel mal los, was mir auffält: - Wenn du die Dämpfung deiner Regelung erhöhst, sprich die Überschwinger reduzierst, könntest du vielleicht die Änderungen der Ventilstellungen reduzieren. - Gegen die Totzeit kannst du nix tun. Aber vlt. ist es sinnvoll die Sensoren näher am Stellglied anzuordnen, damit du sie etwas verkleinern kannst - Die Außentemperatur kann insofern einfließen, dass du schonmal vorheizt, wenn sich draußen die Temperatur schlagartig ändert. Gruße Fummler
Hallo Fummler, danke für Deine Antwort. Erhöhte Dämpfung hatte ich schon probiert, allerdings dauert es dadurch dann extrem lang, bis der Sollwert überhaupt erreicht wird. Und das ist für einen Wohnraum eigentlich unakzeptabel. Die Position der Temperatursensoren ist leider auch fix. Was haltet Ihr von folgender Vorgehensweise: Beim Aufheizen (wobei es eigentlich immer möglichst schnell gehen soll) wird das Ventil ohne Regler zunächst einfach maximal geöffnet. Wenn sich dann eine Temperaturänderung einstellt, könnte man versuchen, aus der Temperatursteigung die Zeit zu errechnen, bei meine Solltemperatur erreicht ist und entprechend rechtzeitig das Ventil schließen bzw. auf den regulären PI-Regler umschalten. Könnte das so funktionieren? Gruß Daniel
Daniel P. schrieb: > Hallo Fummler, > > danke für Deine Antwort. > > Erhöhte Dämpfung hatte ich schon probiert, allerdings dauert es dadurch > dann extrem lang, bis der Sollwert überhaupt erreicht wird. Und das ist > für einen Wohnraum eigentlich unakzeptabel. > Die Position der Temperatursensoren ist leider auch fix. Das eine resultiert aus dem anderen. Könntest du die Sensoren näher zur Heizung bringen, wäre die Totzeit kleiner und du könntest dir eine größere Dämpfung leisten. So wirst du wohl einen Kompromiss zwischen Schnelligkeit und Stellgrößenänderung finden müssen. Gruß Fummler
Nur so als Idee: Du könntest doch voraussagen, welche Energiemenge in einen Raum rein muss, um ihn auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Du kennst die Ventilstellung aller Thermostate. Die Vorlauftemperatur wäre noch wichtig. Daraus läßt sich dann ableiten, wie lange ein Ventil aufgemacht werden muss. Dazu muss ich anmerken, dass ich kein Vertrauen in die "analogen" Eigenschaften eines Heizkörperventils/Thermostaten habe. Die freisetzbare Heizleistung hängt nicht nur von der Ventilstellung des jeweiligen Heizkörpers ab, sondern auch von der Vorlauftemperatur, der Raumtemperatur, dem Betriebsdruck in der Anlage und der Ventilstellung aller anderen Heizkörper. Wieviel Wasser mit welcher Temperatur würde bei welcher Ventilstellung durch diesen Heizkörper fließen, wenn an allen anderen Heizkörpern keine Änderung vorgenommen wird? Deine Messkurve sieht doch gut aus. Was spricht dagegen, einmal im Monat mit einem Körbchen Akkus durch die Wohnung zu laufen? ;.)
Fummler schrieb: > Sensoren näher zur > Heizung bringen Und dann sind wir irgendwann wieder beim Standard-15-Euro-Heizkörperthermostaten aus dem Baumarkt, der seine Innentemperatur prima regeln kann. ;-) Da finde ich Daniels Lösung schon besser.
Wie wäre es mit Sprungantwort aufnehmen und Regler auslegen? Man kann auch weiterführende Reglermodelle mit Totzeit verwenden, siehe z.B. Smith-Prädiktor Dort kann man mithilfe der Sprungantwort das Verhalten der Regelstrecke "vorhersagen" und somit den Einfluss der Totzeit verringern. Gruß, Stefan
@Fummler: Ich möchte halt die Temperatur an dem Ort messen, an dem ich auch die Temperatur geregelt haben möchte. Einer der Räume ist sehr groß und verwinkelt und sicherlich nur sehr schwer auf eine einheitliche Temperatur zu bringen. Wichtig ist aber, dass es im Bereich der Couch warm ist :-) Wenn ich nun direkt neben der Heizung messe, sagt das leider nur sehr wenig über die eigentliche Temperatur im Raum aus. Und selbst wenn ich den Sensor direkt neben die Heizung packe, ich kann das Messintverall der Sensoren ohnehin nicht verändern. Ziel ist es also einen "smarten" Regler zu entwickeln, der mit diesen Totzeiten klar kommt. Dass man beim Ergebnis Kompromisse eingehen muss - das ist schon klar :-) @maybee: Es geht um die Temperaturregelung in einer (Miet)Wohnung in einem Mehrfamilienhaus mit Zentralheizung. Deshalb habe ich keinerlei Kontrolle über die eigentliche Heizung und kann weder die Vorlauftemperatur, noch Volumenströme oder Ventilstellungen in den anderen Wohnungen ermitteln. Aber Du hast wohl Recht: es ist "Jammern" auf hohem Niveau und ein erhöhtes Batteriewechselintervall kann man ggf. noch verkraften. Es wäre nur wirklich schön, das "beschleunigte Anheizen" ohne größere Überschwinger zu bewerkstelligen. @Stefan: Mit dem Stichwort "Smith-Prädiktor" habe ich auch bereits recherchiert. Die Lehrbuchmethoden auf das reale Problem anzuwenden ist mir allerdings nicht gelungen. Dafür kann man die Regelstrecke einfach viel zu schlecht in ein rechnerisches Modell überführen. Die tatsächliche Raumtemperatur ist einfach von viel zu vielen weiteren Parametern abhängig, die ich nicht messen kann (Außentemperatur? Temperaturen in den Nachbarwohnungen? Scheint gerade die Sonne in die Wohnung? Türen zwischen zwei benachbarten Räumen geöffnet? ...)
Für Soll-Istwert-Deckung brauchst du eh keinen I-Anteil. Das macht der Raum ja schon. Wenn du schnelle Sprünge ausgleichen willst, dann nimm eine PD-Regler. Da summiert sich nix auf und bei schnellen Sprüngen kannst du schnell nachregeln. Sprungantwort aufnehmen ist immer eine gute Idee, dann hat man halt eine bessere Vorstellung, wie sich die Strecke verhält. Schätzen und Vermuten kann in der Regelungstechnik schnell schief gehen.
Natürlich kannst du nicht alle Störeinflüsse ins Modell mit aufnehmen. Da du aber sehr schön Messdaten aufzeichnen kannst, ist es auch kein Problem, mal eine Übertragungsfunktion der Strecke herzuleiten. (wie schon erwähnt schadet das generell nie) Den Smith-Prädiktor auf einem uc zu implementieren sollte dann auch nicht so das riesige Problem darstellen. Die Störeinflüsse behandelt man dann auch als Störgrößen der Strecke, dafür gibt es wieder extra Abhandlungen. Ob eine Tür nun offen ist oder zu sollte auch an deiner Totzeit nicht allzu viel ändern, beim Smith-Prädiktor kommt es hauptsächlich darauf an, die Totzeit richtig zu schätzen. Ein Versuch ists denk ich mal wert, vor allem da du schon schöne Messdaten vorliegen hast. Obs dann in Realität auch wirklich so der Bringer ist, muss man dann mal sehen. Aber ein rein akademischer Theoriekram ist das nicht.
Stefan schrieb: > Wie wäre es mit Sprungantwort aufnehmen und Regler auslegen? > Man kann auch weiterführende Reglermodelle mit Totzeit verwenden, > siehe z.B. Smith-Prädiktor > Dort kann man mithilfe der Sprungantwort das Verhalten der Regelstrecke > "vorhersagen" und somit den Einfluss der Totzeit verringern. > > Gruß, Stefan Das würde ich dir auch raten. Wenn du das bestmögliche Verhalten deines Reglers erreichen willst kommst du um eine mathematisches Modell der Strecke nicht drumrum. Gruß Fummler
Hallo Daniel, das hat jetzt nur indirekt etwas mit Deinem Problem etwas zu tun. Mir hat es aber geholfen Battterien zu sparen UND es nicht nur auf der Couch angenehm zu haben. Randbedingungen: Ich benutze die Geraete von ELV (FS20) Mein Wohn-/Esszimmer ist rund 60qm gross, sehr verwinkelt und hat noch eine Galerie, geht also ueber 2 Stockwerke. Zentralheizung, 3 Heizkoerper (ziemlich grosse). Auf der Galerie war es immer sehr warm, auf der Couch eher kuehl. Habe dann einen recht grossen Ventilator montiert, welcher bei einem Temperaturunterschied von groesser 1 Grad (Galerie / Couch) an laeuft und die Luft umwaelzt. Der Ventilator laeuft sehr langsam, man spuert keinen Luftzug (auch Kerzen flacker nicht). Zwei Effekte: 1. Der Raum ist schoen gleichmassig temperiert. 2. Die Heizungssteller machen nicht staendig "summ summ summ" 3. Die Batterien in den Heizungsstellern halten ueber ein Jahr lang. Gruss Ulli-B
Danke für die Anregungen! Clair Grube schrieb: > Für Soll-Istwert-Deckung brauchst du eh keinen I-Anteil. Das macht der > Raum ja schon. > Wenn du schnelle Sprünge ausgleichen willst, dann nimm eine PD-Regler. > Da summiert sich nix auf und bei schnellen Sprüngen kannst du schnell > nachregeln. Interessant. Dachte den I-Anteil brauche ich unbedingt um eine bleibende Regelabweichung zu vermeiden. Ich teste das mal... PD-Regler hatte ich noch nicht versucht, man liest aber häufig, dass ein D-Anteil eher zu Problemen führt. > Sprungantwort aufnehmen ist immer eine gute Idee... Okay, das werde ich tun, auch wenn mir nicht ganz klar ist, was ich mit dieser Information dann anfangen soll/kann. Und eine rein praktische Frage dazu: Wie soll ich messen? Ventil auf z.B. 50 % einstellen und messen, wann sich der Beharrungszustand einstellt? Von welchem "Ausgangszustand" ausgehend? @ Stefan & Fummler: Gut, ich werde versuchen, den "rein akademischen Theoriekram" auf mein Problem anzuwenden. Die Sprungantwort werde ich also zunächst messen und dann hier vermutlich noch ein paar dumme Fragen stellen. Ich frage mich halt nur, ob der Aufwand der Erstellung eines (exakten) Rechenmodells hier nicht vielleicht übertrieben ist und man mit einer eher unkonventionellen Lösung aus einer Kombination von PI-Regler + "Schnellaufheizfunktion" mit geringerem Aufwand auch prima Ergebnisse erhalten könnte? @ Playmobil Fan: DAS ist natürlich auch eine unkonventionelle Lösung :-) Die Installation wird in meinen Wohnräumen etwas schwierig, aber ich vermerke das mal auf der Liste mit den Backup-Plänen :-) Gruß Daniel
Playmobil Fan schrieb: > Zwei Effekte: > > 1. Der Raum ist schoen gleichmassig temperiert. > 2. Die Heizungssteller machen nicht staendig "summ summ summ" > 3. Die Batterien in den Heizungsstellern halten ueber ein Jahr lang. schmunzel...
dann gebe ich meinen Senf auch noch dazu Die Schwingungen haben etwa eine POeridoendauer von 15-20 min, d.h. ich denke deine Messzeitabstände von 3 min sind etwas knapp bemessen, typisch sagt man als Faustformel soetwas wie 1/20. ich würde da also auf 1 min gehen. Die Schwingungen zeigen klar dass du deinen Regler, auch wenn du anderer Meinung bist, noch nicht gut abgestimmt hast. Das Gesamtgain ist einfach viel zu groß. Ein D Term kann etwas helfen, aber bei den "Totzeiten" bei dir kannst du dir von einem PID Regler einfach nicht viel erwarten. Also P und/oder I kleiner. Die Regelkurve muss flach sein. Das was man bei dir sieht bekommt man mit nem simplen Zweipunktregler schon besser hin. Ein I Term braucht es schon. Das mit dem Anhäufen des I Terms kannst du ganz einfach dadurch lösen dass du I Term abschaltest sobald die Solltemperaur geändert wird, und dann erst nach einer gewissen Zeit, die in etwa deiner Totzeit entsprechen kann, den I Term wieder frei gibst (und natürlich bei Null beginnen läßt). Aber wie gesagt, das IMHO Wichtigste, bei deiner Situation kannst du keine "schnelle" Regelung erwarten.
@ OlliW: danke, interessante Infos! OlliW schrieb: > Die Schwingungen haben etwa eine POeridoendauer von 15-20 min, d.h. ich > denke deine Messzeitabstände von 3 min sind etwas knapp bemessen, > typisch sagt man als Faustformel soetwas wie 1/20. ich würde da also auf > 1 min gehen. Awww :-( An dem Parameter kann ich leider nichts ändern. Die Funksensoren funken nur alle 3 Minuten. > Die Schwingungen zeigen klar dass du deinen Regler, auch wenn du anderer > Meinung bist, noch nicht gut abgestimmt hast. Das Gesamtgain ist einfach > viel zu groß. Ein D Term kann etwas helfen, aber bei den "Totzeiten" bei > dir kannst du dir von einem PID Regler einfach nicht viel erwarten. Also > P und/oder I kleiner. > > Die Regelkurve muss flach sein. Das was man bei dir sieht bekommt man > mit nem simplen Zweipunktregler schon besser hin. Aua, das tat weh. Kleinerer Gain heisst aber auch langsamere Reaktion. Ich dachte, ich hätte da bereits einen guten Kompromiss gefunden. Auf das D würde ich auch gerne verzichten. Mit P und I bereits kompliziert genug :-) Flache Regelkurve, meinst Du damit die Ventilstellung? Klar, das wäre auch mein Traum, denn damit würde sich ja die Anzahl der Ventilstellungsänderungen reduzieren. Gut, ich kann die Gesamtverstärkung ja mal drastisch reduzieren. > Ein I Term braucht es schon. > Das mit dem Anhäufen des I Terms kannst du ganz einfach dadurch lösen > dass du I Term abschaltest sobald die Solltemperaur geändert wird, und > dann erst nach einer gewissen Zeit, die in etwa deiner Totzeit > entsprechen kann, den I Term wieder frei gibst (und natürlich bei Null > beginnen läßt). Das klingt gut! Werde ich versuchen. > Aber wie gesagt, das IMHO Wichtigste, bei deiner Situation kannst du > keine "schnelle" Regelung erwarten. Eben da würde ich gerne widersprechen. Sicherlich finde ich keine Kombination aus P-,I- (und D-) Parametern, die mir bei meinen Anforderungen (und meiner problematischen Regelstrecke) eine geringe Sollwertabweichung und gleichzeitig eine schnelle Reaktion auf Sprünge bietet. Aber darum geht es auch nicht, denn ich denke es macht Sinn, verschiedene Regelalgorithmen für die jeweilige Situation zu verwenden. Es geht ja hier um vielleicht 3, maximal 5 Sollwertänderungen pro Tag. Und besonders interessant sind eigentlich nur die Sollwertsprünge, wo ein Wohnraum z.B. von 15 °C auf 20,5 °C aufgeheizt werden soll, also eine große Temperaturdifferenz abgebaut werden soll. Ob die Temperatur kurzzeitig auf 23 °C überschwingt ist ja eigentlich egal, es soll nur möglichst schnell warm werden. Und nun weiß man (bzw. der Regler), dass sich die Sollwertvorgabe für einen längeren Zeitraum nicht ändern wird, man kommt also in diesen Phasen, wo nur Störgrößen kompensiert werden müssen, mit geringen Gains aus. Der Knackpunkt ist daher meiner Meinung nach, ein Konzept für die Sprungstellen bzw. für den Moment der Umschaltung auf den tatsächlichen PI-Regler zu entwickeln. Wie seht Ihr das? Gruß Daniel
Du brauchst gar kein exaktes Rechenmodell. Sprungantwort aufnehmen: z.B. Ventil auf 0% -> einschwingen lassen Ventil auf 100% -> einschwingen lassen Dabei die Temperatur aufzeichnen. Regler natürlich aus. Das ist eigentlich schon alles, dauert bei dir halt etwas länger bis alles eingeschwungen ist. Dann anhand der Sprungantwort die Strecke ablesen, wird bei dir wohl eine PT1-Strecke mit Totzeit und ist somit leicht zu identifizieren. Wenns geht, die Temperatur möglichst oft ablesen, damit die Kurve nicht so rechteckig wird.
Daniel P. schrieb: >> Sprungantwort aufnehmen ist immer eine gute Idee... > Okay, das werde ich tun, auch wenn mir nicht ganz klar ist, was ich mit > dieser Information dann anfangen soll/kann. > Und eine rein praktische Frage dazu: Wie soll ich messen? Ventil auf > z.B. 50 % einstellen und messen, wann sich der Beharrungszustand > einstellt? Von welchem "Ausgangszustand" ausgehend? Wie oben beschrieben: Ventil zu. Einschwingen lassen. Ventil voll auf. Einschwingen lassen. Wenn du ein mathematisches Modell hast, dann kannst du den Regler nach deinen Anforderungen (z.B. Schnelligkeit, Stabilität usw.) auslegen und das maximum aus der Regelung rausholen. Gruß Fummler
Der PI oder PID ist damit einfach überfordert, da Du: - eine nichtlineare Regelstrecke - große Totzeiten - gegenläufige Anforderung hast. Die Lösung wäre ein Fuzzy-Regler mit eingebettetem PID. Die Parameter des PID machst Du dabei von der Regelabweichung und den Randbedingungen abhängig. In etwa derart. - starke Regelabweichung => großer P-Anteil, kleiner/kein I-Anteil => schnelles Nachregeln - geringe Regelabweichung => P-Anteil verringern, I-Anteil erhöhen => Überschwingen vermeiden - Änderung der Sollwertvorgabe => Stellwert hart setzen und wieder einregeln lassen (probieren, obs was bringt) Fuzzy-Regler klingt erstmal aufwendig, ist aber in einem µC gut zu implementieren. Sinnvoll wäre - wenn Du keinen Einfluss darauf hast - eventuell noch eine Erfassung der Vorlauftemperatur und entsprechende Anpassung. Quasi eine nachgebildete Heizungskurve: Außentemp => Heizungskurve => Soll Vorlauf Soll-Vorlauf - Ist-Vorlauf => Differenz Differenz => Korrektur errechneter Stellwert (Vorlauf zu niedrig => Stellwert erhöhen, Vorlauf zu hoch => Stellwert verringern) Wäre dann ein zweistufiger Regler. Schade dass der Winter vorbei ist, aber ein paar Wochen hast Du ja noch zum Test.
Timm Thaler schrieb: > Der PI oder PID ist damit einfach überfordert, da Du: > - eine nichtlineare Regelstrecke > - große Totzeiten > - gegenläufige Anforderung > hast. Auch wenn es immer wieder wiederholt wird, das System hat keine (große) Totzeit. Das hat nur eine (oder mehrere) verdammt große Zeitkonstanten, Wenn man den Heizkörper abdreht, fällt die Temperatur sofort, nur eben zunächst verdammt langsam. Mit einem I-Regler alleine wird daher eine schnelle Asuregelung von Störungen nichts werden. Dazu kommt eine Stellgröße, die nur in eine Richtung wirkt. Die kann nur zuheizen, aber nicht kühlen. Insofern kann das System bei "Temperatur viel zu hoch" nichts anderes tun, als abzudrehen, und auf die Zeitkonstanten zu warten. Da kann kein Regler dieser Welt etwas daran ändern, ausser, du baust eine Klimaanlage dazu. Oliver
Oliver schrieb: > Auch wenn es immer wieder wiederholt wird, das System hat keine (große) > Totzeit. Das hat nur eine (oder mehrere) verdammt große Zeitkonstanten, > Wenn man den Heizkörper abdreht, fällt die Temperatur sofort, nur eben > zunächst verdammt langsam. Mit einem I-Regler alleine wird daher eine > schnelle Asuregelung von Störungen nichts werden. Richtig! Oliver schrieb: > Dazu kommt eine Stellgröße, die nur in eine Richtung wirkt. Die kann nur > zuheizen, aber nicht kühlen. Insofern kann das System bei "Temperatur > viel zu hoch" nichts anderes tun, als abzudrehen, und auf die > Zeitkonstanten zu warten. Da kann kein Regler dieser Welt etwas daran > ändern, ausser, du baust eine Klimaanlage dazu. Sowas kann man auch schön mit Matlab + Simulink durchspielen, sofern man ein mathematische Beschreibung der Strecke hat. Man auch den Arbeitsbereich der Sensoren und Stellgrößenbeschränkungen einbeziehen. Steht es denn zur Verfügung?
Danke für die guten Hinweise! Die Sprungantwort ist in vollem Gange, in meinem Modellraum herrschen bereits tropische 25,6°C, nachdem ich den Raum über Nacht habe abkühlen lassen und um 9:00 das Ventil voll geöffnet wurde :-) Die Logging-Daten werde ich heute Abend auswerten und die Kurve hier einstellen. @timm-thaler: klingt ja fast nach meinem Vorschlag, den Regler phasenweise neu zu konfigurieren und nicht ausschließlich mit konstanten Reglerparametern zu arbeiten... Ich denke auf so etwas wird es wohl hinauslaufen, aber warten wir erst einmal die Sprungantwort ab :-) Wie gesagt, Messung von Vorlauftemperatur usw. nicht möglich. Nur die Raumtemperaturen stehen zur Verfügung. > Schade dass der Winter vorbei ist, > aber ein paar Wochen hast Du ja noch zum Test. Keine Sorge, mein Modellraum steht im Oberharz, hier wird ganzjährig geheizt ;-) Oliver schrieb: > Dazu kommt eine Stellgröße, die nur in eine Richtung wirkt. Die kann nur > zuheizen, aber nicht kühlen. Insofern kann das System bei "Temperatur > viel zu hoch" nichts anderes tun, als abzudrehen, und auf die > Zeitkonstanten zu warten. Da kann kein Regler dieser Welt etwas daran > ändern, ausser, du baust eine Klimaanlage dazu. Sehe ich auch so. Hatte bereits über unterschiedliche P-, I-Parameter für positive bzw. negative Sollwertabweichungen nachgedacht, um diesem Umstand Rechnung zu tragen... Fummler schrieb: > Sowas kann man auch schön mit Matlab + Simulink durchspielen, sofern man > ein mathematische Beschreibung der Strecke hat. Man auch den > Arbeitsbereich der Sensoren und Stellgrößenbeschränkungen einbeziehen. > Steht es denn zur Verfügung? Beides zwar vorhanden, aber ich habe keine Ahnung, wie man die Programme zur Regelstreckensimulation einsetzt. Da müsste ich mich erst einmal einarbeiten... Nochmals danke, allerseits. Ich halte Euch auf dem Laufenden! Gruß Daniel
Daniel P. schrieb: > Beides zwar vorhanden, aber ich habe keine Ahnung, wie man die Programme > zur Regelstreckensimulation einsetzt. Da müsste ich mich erst einmal > einarbeiten... Wenn du eine Beschreibung der Strecke hast geht dir da bestimmt jemand zur hand. Es geht ja nur darum statische Reglerparameter z.B. für einen PD-Regler zu berechnen um mal zu schauen wie sich das verhält. Wenn das nicht zum Erfolg führt, dann eben fuzzy o.Ä. Gruß
Hallo Daniel, ich hab leider nicht die Zeit alles sooo genau zu lesen. Was mir aber irgendwie auffällt: Ich vermute, daß Du Deinen Regler ja selbst berechnest (Ich meine den Regler, nicht die Regelparamter!). Kann es sein, daß er sich ein wenig verrechnet???! Schau Dir mal Dein Diagramm am Ende der "8. Diagrammspalte" an. Die Ist-Temperatur liegt immer noch über der Soll-Temperatur, womit du immer noch eine POSITIVE Regelabweichung hast. Trotzdem beginnt das Ventil schon an aufzulaufen. Der Regler hätte aber noch gar keinen Grund dazu! Kann er hellsehen oder laufen die einzelnen Kurven nicht Zeitsynchron??! Vielleicht bin ich aber auf dem Holzweg oder interpretiere die Kurven falsch. Denn ich weiß auch nicht, was Du unter "Summe Regelabweichung verstehst". Diese bleibt in der 8. Diagrammspalte total konstant, obwohl sich die Regelabweichung doch ändert! Insgesamt aber ein interessantes Projekt und ich wünsche Dir viel Erfolg!!! Gruß Hackes
Hackes schrieb: > Schau Dir mal Dein Diagramm am Ende der "8. Diagrammspalte" an. Die > Ist-Temperatur liegt immer noch über der Soll-Temperatur, womit du immer > noch eine POSITIVE Regelabweichung hast. Trotzdem beginnt das Ventil > schon an aufzulaufen. Der Regler hätte aber noch gar keinen Grund dazu! Ich vermute mal das ist der I-Anteil der verspätet (Totzeit bzw. Zeitkonstante) auf die Änderung der Ist-Temperatur reagiert.
Allerdings Vorzeichenverkehrt. Vielleicht falsch implementiert?
Ähm... ja... verspätet wäre ja schön. Aber das Ventil bekommt Auf-Signal BEVOR die Ist-Temperatur unter die Solltemperatur fällt und das Ventil war vorher bei 0%. Ich bin weiß Gott kein Regelexperte, aber dieses Verhalten habe ich in der Praxis noch nicht erlebt.
Hallo Hackes, Hackes schrieb: > Schau Dir mal Dein Diagramm am Ende der "8. Diagrammspalte" an. Die > Ist-Temperatur liegt immer noch über der Soll-Temperatur, womit du immer > noch eine POSITIVE Regelabweichung hast. Trotzdem beginnt das Ventil > schon an aufzulaufen. Der Regler hätte aber noch gar keinen Grund dazu! > Kann er hellsehen oder laufen die einzelnen Kurven nicht Zeitsynchron??! > Vielleicht bin ich aber auf dem Holzweg oder interpretiere die Kurven > falsch. Denn ich weiß auch nicht, was Du unter "Summe Regelabweichung > verstehst". Diese bleibt in der 8. Diagrammspalte total konstant, obwohl > sich die Regelabweichung doch ändert! Die Formel für den PI-Regler ist ziemlich einfach:
1 | ventil = Kp * e + Ki * Ta * esum; |
mit der Regelabweichung
1 | e = Tsoll - Tist; |
Die "Summe der Regelabweichung" wird einfach bei jeder neuen Berechnung des Ventilstellungswerts (also alle 3 Minuten) aufsummiert:
1 | esum = esum + e; |
ES SEI DENN, das Ventil ist entweder voll geöffnet oder komplett geschlossen (anti-windup), dann wird die Summe nicht verändert. Dieses erkennt man gut in der "8. Spalte". Dort ist das Ventil zunächst komplett geschlossen (da der Term Kp x e überwiegt) und damit bleibt die Summe der Regelabweichung zunächst konstant. Da die Regelabweichung (e) nun mit der Zeit geringer wird, wirkt sich der Term Ki x Ta x esum auf einmal doch aus und das Ventil öffnet bereits wieder, bevor die Solltemperatur unterschritten wird. Hat sich bei mir bewährt, da die "Unterschwinger" damit nicht so stark ausgeprägt sind. Hackes schrieb: > Ähm... ja... verspätet wäre ja schön. > > Aber das Ventil bekommt Auf-Signal BEVOR die Ist-Temperatur unter die > Solltemperatur fällt und das Ventil war vorher bei 0%. Ich bin weiß Gott > kein Regelexperte, aber dieses Verhalten habe ich in der Praxis noch > nicht erlebt. Nunja, ergibt sich hier halt einfach aus der Reglergleichung und dem Anti-Windup. Aber erweist sich im vorliegenden Fall doch als total praktisch, oder? :-) > Insgesamt aber ein interessantes Projekt und ich wünsche Dir viel > Erfolg!!! Dankeschön! :-) P.S.: 26,6 °C ... da geht noch was! :-)
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Guten Morgen Leute, dann möchte ich diese Diskussion mal um die versprochene Sprungantwort bereichern. Denk kleinen Raum auf Maximaltemperatur (ca. 26,7°C) aufzuheizen hat gute 8 Stunden gedauert :-) Ich habe die "Rohdaten" mal in einer zusätzlichen Excel-Datei beigefügt, falls sich jemand den Verlauf genauer anschauen möchte. Wenn ich mir die Kurve anschaue, fällt die kurze Totzeit nach Vollöffnung des Ventils echt kaum ins Gewicht... Was machen wir denn jetzt damit? :-) Gruß Daniel
Daniel P. schrieb: > Wenn ich mir die Kurve anschaue, fällt die kurze Totzeit nach > Vollöffnung des Ventils echt kaum ins Gewicht... Im Verhältnis zu deiner Abtastrate und deinem I Anteil allerdings sehr stark. Oder woher denkst du kommen die Überschwinger? Regelungstechnik wurde erfunden weil rumprobieren oft nicht zu einem zufriedenstellenden Ergebnis geführt hat. Bessere Regelkonzepte wie z.B. Smith-Prädiktor wurden dir genannt. Beschäftige dich damit.
Was man damit macht? Eigentlich hat doch jeder, der sich unter dem Begriff "PID-Regler" was vorstellen kann, auch noch die Namen Ziegler und Nichols irgendwo im Gedächtnis. google hilft... Oliver
Du kannst ja mal Ziegler Nichols versuchen. Einfach Tu und Tg ablesen und damit mal die Reglerparameter berechnen.
Oliver schrieb: > Auch wenn es immer wieder wiederholt wird, das System hat keine (große) > Totzeit. Das hat nur eine (oder mehrere) verdammt große Zeitkonstanten, > Wenn man den Heizkörper abdreht, fällt die Temperatur sofort, nur eben > zunächst verdammt langsam. Ach nee? Wie Du im Diagramm sehen kannst, sinkt die Temp am Fühler eine halbe Stunde nach Abdrehen des Thermostats. Beim Aufdrehen ebenfalls, und natürlich muss er der Heizkörper warm werden, bevor eine nennenswerte Konvektion einsetzt und die Raumluft erwärmt wird. Was bitte ist das, wenn keine Totzeit. Von den mehrstündigen Zeitkonstanten mal abgesehen. Oliver schrieb: > Dazu kommt eine Stellgröße, die nur in eine Richtung wirkt. Die kann nur > zuheizen, aber nicht kühlen. Und genau dann versagt eine klassische PID, weil die erforderlichen Regelparameter für Auf und Ab unterschiedlich sind. Da kannst Du noch so viel nach Ziegler-Nichols optimieren.
Oliver schrieb: > Was man damit macht? Eigentlich hat doch jeder, der sich unter dem > Begriff "PID-Regler" was vorstellen kann, auch noch die Namen Ziegler > und Nichols irgendwo im Gedächtnis. > google hilft... Fummler schrieb: > Du kannst ja mal Ziegler Nichols versuchen. Einfach Tu und Tg ablesen > und damit mal die Reglerparameter berechnen. Danke - schon klar, hatte die Auslegung des PI-Reglers nach Ziegler-Nichols auch direkt nach Analyse der Sprungantwort durchgeführt. Allerdings mit einem recht zweifelhaften Ergebnis: demnach müsste ich das Kp 10x so hoch wählen, wie bisher... Unwahrscheinlich, dass meine Regelverhalten damit besser wird... Hier mal meine Vorgehensweise, vielleicht habe ich mich auch einfach schlicht verrechnet: Zeitkonstanten der Sprungantwort aus Grafik (siehe Anhang):
1 | Tu = 649.32 s |
2 | Tg = 12264.32 s |
3 | Ks = dTemp / dVentil = 12.3 K / 255 -> Ks = 0.0484 |
Und dann nach Ziegler-Nichols die Reglerparams:
1 | Kp = 0.9 / Ks * Tg/Tu = 351.27 |
2 | Tn = 3.3 * Tu; |
3 | Ki = Kp / Tn = 0.1639; |
Die Größenordnung des Ki liegt in der Nähe von dem, was ich bereits experimentell eingestellt hatte. Aber das berechnete Kp ist einfach mal VIEL ZU GROß. Timm Thaler schrieb: > Oliver schrieb: >> Dazu kommt eine Stellgröße, die nur in eine Richtung wirkt. Die kann nur >> zuheizen, aber nicht kühlen. > > Und genau dann versagt eine klassische PID, weil die erforderlichen > Regelparameter für Auf und Ab unterschiedlich sind. Da kannst Du noch so > viel nach Ziegler-Nichols optimieren. Das sagt mir mein Gefühl auch. Aber halt was nun? Ist PI-Regler + Smith-Prädiktor die erfolgversprechendste Marschroute? Gruß Daniel
Ich hab jetzt keine Zeit das nachzurechnen, aber für aperiodisches Verhalten der STrecke - was du ja hast - funktioniert Ziegler Nichols. Achte auf die Einheiten, die du abliest und die du einstellst.
Hallo, meinen Erfahrungen aus MSR Branche nach braucht man für ein träges System eine recht träge Regelung. Ich würde soweit möglich, wie du auch schon gemacht hast, auf einen PI Regler zurückgreifen. XP : 200 (Proportionalbereich) TN: 600 sec (Nachstellzeit) Hier noch was zum nachlesen, Link: http://books.google.de/books?id=8qnAuZSQ9dUC&pg=PA115&dq=pid+regler+xp+nachstellzeit&hl=de&sa=X&ei=N85ZT4uBN8LktQbb5Lz6Cw&ved=0CEkQ6AEwAA#v=onepage&q=pid%20regler%20xp%20nachstellzeit&f=false Gruß
Bei deiner Sprungantwort sinkt die Temperatur erst 5 min nachdem das Ventil zu ist. Wenn du beim schnellen Aufheizen die selbe Totzeit drin hast, führt das zu einem Überschwingen von 1 bis 2 Grad. Was ist die Ursache dieser Totzeit? Sensor- oder Programmfehler? Wenn du sie nicht verringern kannst, muss der Regler die Strecke kennen und die Totzeit berücksichtigen. Dann sind wir wieder beim Smith-Prädiktor. Wenn die Regelung gut funktioniert, kannst du die Stellbewegungen reduzieren, indem du ein Toleranzband definierst und nur nachregelst, wenn dieses verlassen wird. Gleichzeitig sollte der Regler möglichst träge sein. Die Sprungantwort für Aufheizen und Abkühlen sieht ziemlich ähnlich aus. Das System müsste eigentlich gut zu regeln sein. Tolles Projekt. Bin schon auf das Ergebnis gespannt.
Für mich wäre die oben gezeigte Raumtemperaturkurve mit einer Abweichung von +-0,5° inakzeptabel. Für die Regelschwingungen mache ich allerdings in erster Linie das Ventilunterteil verantwortlich. Zur genaueren Beurteilung wäre die Kenntnis der Ventilkennlinie "Durchfluss in Abhängigkeit der Ventilhubes" notwendig. Bisher ist es mir noch nicht gelungen von irgend einem Thermostatventilhersteller diese Kurve aufzutreiben. Hier im Beitrag "Re: Entwicklungen und Forschung um den Sparmatic Comet / Zero v2 Heizungsthermostat" habe ich mich zu dieser Problematik schon einmal ausgelassen MfG
http://de.wikipedia.org/wiki/Faustformelverfahren_%28Automatisierungstechnik%29#Einstellregeln_nach_Chien.2C_Hrones_und_Reswick Ein Versuch Wert.
Wolfgang-G schrieb: > Kenntnis der Ventilkennlinie "Durchfluss in Abhängigkeit der > Ventilhubes" notwendig. Weil es das nicht gibt. Das Ventil ist ja kein Durchflussbegrenzer (gibt es auch, funktionieren aber anders), sondern verringert nur den Querschnitt und erhöht damit den Widerstand im System. Der Durchfluss ist aber abhängig von: Systemdruck (Pumpe) Durchlasswiderstand des Heizkörpers Hydraulischem Abgleich Leitungsquerschnitt und Leitungslänge Parallelschaltung weiterer Heizkörper Ausserdem regieren die Ventile je nach Hersteller / Aufbau anders.
In den seltensten Fällen gelingt es den Messfühler /sensor so ideal zu plazieren ,dass es nicht zu diesen "Überschwingern" kommt wie du das nennst.Meine Etagenheizung hat das selbe Problem.Die "Regelschleife" ist viel zu träge.Gerade am Morgen nach der Nachtabsenkung muß ich immer manuell eingreifen wenn am meinem abgsetztem Zimmerthermometer mein Sollwert erreicht ist.Da heizt die Therme noch volles Rohr.Leider ist der Platz der Mess und Regeleinheit fix verkabelt und nicht zu ändern ..ohne ,dass der Maurer kommen müßte.Eventuell (ist nur eine theoretische Überlegung ) wäre es günstiger "Burst-mäßig "zu heizen da damit die Wärme mehr Zeit bekommt regelwirksam zu werden.
herbert schrieb: > wäre es günstiger "Burst-mäßig "zu heizen da > damit die Wärme mehr Zeit bekommt regelwirksam zu werden. Normalerweise sorgt die aussentemperaturgeführte Vorlauftemperatur (Heizkurve) dafür, dass die Leistung der Heizkörper an die Aussentemperatur und damit an die aktuell nötige Heizlast der Wohnung angepasst wird. Das Thermostatventil dient dann nur noch zur Feinregelung, muss aber witterungsbedingte Schwankungen schonmal nicht ausgleichen. Allerdings ist Burst-Heizen dann kaum möglich, weil der Heizkörper keine "Burst-Leistung" bringen kann, sondern nur eine gerade die Temperaturverluste ausgleichende Leistung. Das setzt natürlich eine richtig dimensionierte und abgeglichene Heizungsanlage voraus. Andererseits ist damit die Nennleistung des Heizkörpers - also die Wärmeabgabe bei voll aufgedrehtem Ventil - jedes mal anders. Stellt euch vor, ihr müsstet eine Motorregelung bauen, bei der die Nennleistung des Motors sich jeden Tag ändert => immer neue Anpassung der Regelparameter erforderlich.
herbert schrieb: > wäre es günstiger "Burst-mäßig "zu heizen da > damit die Wärme mehr Zeit bekommt regelwirksam zu werden. Erklärt mal bitte einem dummm Geborenen, was "Burst-mäßig" heizen bedeutet.
Ahnungsloser schrieb: > Erklärt mal bitte einem dummm Geborenen, was "Burst-mäßig" heizen > bedeutet. Naja..;-) ...ich hätte auch "Intervallmäßig" schreiben können oder anders. Ich meine speziell in dieser Angelegenheit das heizen in Schüben.Wenn jemand schon auf die Regelung per Programmierung Einfluss nehmen kann dann wäre das ja kein Problem.Praktisch heisst das .Volle Sahne eine bestimmte Zeit heizen,dann Pause natürlich bei laufender Pumpe ...anschließend weiterheizen usw.Damit bekäme die Regelung mehr Zeit zu reagieren und die Heizung produziert weniger Überwärme.So meine theoretische Überlegung. Andere Variante :Ein abgesetztes Funkthermometer mit Fernwirkmöglichkeit.Damit dann die Heizung abschalten.Der Vorteil ist ,ich kann diesen "Sensor" dort hinstellen wo es am günstigten ist. Eine bessere Wärmedämmung könnte auch helfen.Habe seit einem Jahr eine Wärmedämmung.Gasverbrauch der Heizung halbiert.Die Etagenheizung arbeitet Nachts nicht mehr und nervt unter Tag nicht mit häufigen Schaltprozessen.
Timm Thaler schrieb: > Das Thermostatventil dient dann nur noch zur Feinregelung, muss aber > witterungsbedingte Schwankungen schonmal nicht ausgleichen. "Nur noch" ist gut. Wetterbedinge Schwankungen können da ganz kräftig zuschlagen. Bestes Beispiel ist die Sonne, die plötzlich durch die Wolken bricht und mit 4 kW durch das Fenster heizt. Davon merkt der Außentemperaturfühler an der Nordwand erstmal gar nichts.
Meinem Namensvetter habe ich im Prinzip nichts hinzuzufügen. Timm Thaler schrieb: Wolfgang-G schrieb: > Kenntnis der Ventilkennlinie "Durchfluss in Abhängigkeit der > Ventilhubes" notwendig. >>Weil es das nicht gibt. Für jedes "normale" Regelventil sollte es diese Kennlinie geben (siehe auch VDMA 24199) Solltest du ruhig mal durcharbeiten (siehe Anhang) >Das Ventil ist ja kein Durchflussbegrenzer (gibt es auch, funktionieren >aber anders), sondern verringert nur den Querschnitt und erhöht damit >den Widerstand im System. In den obigen Beiträgen geht es um die optimale Gestaltung eines REGELKREISES. >Der Durchfluss ist aber abhängig von: ... Und deshalb sollte ein REGELventil ausgewählt werden, bei welchem sich eine Ventilautorität > 0,5 errechnet. MfG
Wolfgang-G schrieb: > Solltest du ruhig mal durcharbeiten (siehe Anhang) Das ist ja schön und gut in der Theorie. Aber über das System ist doch zu wenig bekannt. Gibts es einen korrekten Abgleich? Gibts es eine Vorlauftemp-Regelung? Sind die anderen Kreise des Wohnhauses (mehrere Wohnungen?) gegenseitig entkoppelt? Da kann man sich nur empirisch annähern. Und man kann eben nicht von einem netten Regelkreis ausgehen, wie er im Studium vorkommt, und das Ganze mit einem simplen PI erschlagen. Zumindest nicht bei den Anforderungen. Die einfachen mechanischen Thermostaten arbeiten auch nur als P-Regler, dementsprechend groß sind halt die Regelabweichungen.
Timm Thaler schrieb: >Das ist ja schön und gut in der Theorie. Nein, gehört auch zur Praxis. Es ist dem Grundlagenwissen zuzuordnen. >Aber über das System ist doch zu wenig bekannt. Gibts es einen korrekten >Abgleich? Gibts >es eine Vorlauftemp-Regelung? Sind die anderen Kreise >des Wohnhauses (mehrere >Wohnungen?) gegenseitig entkoppelt? Das hört sich an, als ob ein Energieberater oder Heizungsbauer spricht. >Da kann man sich nur empirisch annähern. Und man kann eben nicht von >einem netten Regelkreis ausgehen, wie er im Studium vorkommt, und das >Ganze mit einem simplen PI erschlagen. Zumindest nicht bei den >Anforderungen. >Die einfachen mechanischen Thermostaten arbeiten auch nur als P-Regler, >dementsprechend groß sind halt die Regelabweichungen. Auch das stimmt nicht. Ein Thermostatventil, wie es bei uns (Wohnblock mit ca.95 WE) 1993 in einer vorhandene Einrohranlage verbaut wurde, zeigt, wie gut sogar ein P-Regler die Raumtemperatur schwingungsfrei halten kann. siehe Anhang Erst nach dem Umbau auf eine Zweirohranlage, wo die heute üblichen, ich sag mal Thermostatkrüppel, verbaut wurden, kommt es zu Schwingungen im System. Ursache ist offensichtlich das Ventilunterteil mit einem Ventilteller an Stelle eines Ventilkegels. Eine Bestätigung könnte die Auswertung der oben genannten Ventilkennlinie bringen. MfG
Wolfgang-G schrieb: > Das hört sich an, als ob ein Energieberater oder Heizungsbauer spricht. Was hat das damit zu tun? >>Die einfachen mechanischen Thermostaten arbeiten auch nur als P-Regler, >>dementsprechend groß sind halt die Regelabweichungen. > Auch das stimmt nicht. Ein Thermostatventil, wie es bei uns (Wohnblock > mit ca.95 WE) 1993 in einer vorhandene Einrohranlage verbaut wurde, > zeigt, wie gut sogar ein P-Regler die Raumtemperatur schwingungsfrei Mööp! Bleibende Regelabweichung != Schwingung Der P-Regler hat immer eine bleibende Regelabweichung, weil er eine Differenz der Eingangsgrößen (Solltemp - Isttemp) braucht, um eine Ausgangsgröße (Stößelstellung) zu erzeugen. Das hat mit Regelschwingung erstmal nichts zu tun.
Da die Ventilstellung aus dem ersten Bild sich meist so bei 25% eingependelt hat, ist die Vorlauftemperatur grotesk zu hoch. Da wird richtig Geld verbrannt. Damit haben dann auch die Ventile erhebliche Probleme. Gruss Axel
Axel Laufenberg schrieb: > ... ist die Vorlauftemperatur grotesk zu hoch. Da wird richtig Geld > verbrannt. Hauptsache es heizt dabei. Wo bleibt denn die Wärme, wenn die Vorlauftemperatur "grotesk zu hoch" ist. Geht die Heizenergie nicht in das Gebäude?
Hallo Leute, schön zu sehen, dass hier so rege diskutiert wird! Danke für die guten Anrgegungen. Ich klinke mich dann auch mal wieder ein :-) Daniel S. schrieb: > Hier noch was zum nachlesen, Link: > http://books.google.de/books?id=8qnAuZSQ9dUC&pg=PA115&dq=pid+regler+xp+nachstellzeit&hl=de&sa=X&ei=N85ZT4uBN8LktQbb5Lz6Cw&ved=0CEkQ6AEwAA#v=onepage&q=pid%20regler%20xp%20nachstellzeit&f=false Danke, ein wenig die Grundlagen wieder auffrischen kann nicht schaden :-) Noname schrieb: > Bei deiner Sprungantwort sinkt die Temperatur erst 5 min nachdem das > Ventil zu ist. ... Was ist die > Ursache dieser Totzeit? Sensor- oder Programmfehler? > Wenn du sie nicht verringern kannst, muss der Regler die Strecke kennen > und die Totzeit berücksichtigen. Dann sind wir wieder beim > Smith-Prädiktor. Wie gesagt, das System hat diverse Zeitkonstanten (Totzeiten), die ich nicht beeinflusen kann. (Abstand zwischen Sensor und Heizkörper 2 bis 3 Meter, Tempmessung nur alle 3 Minuten, Ventilstellungsänderung nur alle 2 Minuten möglich) > Wenn die Regelung gut funktioniert, kannst du die Stellbewegungen > reduzieren, indem du ein Toleranzband definierst und nur nachregelst, > wenn dieses verlassen wird. Ja, ich hatte auch schon überlegt, eine Ventilstellungsänderung nur durchzuführen, wenn sich der berechnete neue Ventilwert mehr als z.B. 10 % im Vergleich zum letzten Wert geändert hat. Aber damit greife ich ja schon sehr stark in den Regelalgorithmus ein. Denke das Knallt... Wolfgang-G schrieb: > Für mich wäre die oben gezeigte Raumtemperaturkurve mit einer Abweichung > von +-0,5° inakzeptabel. Nunja, man muss nicht unbedingt päpstlicher als der Papst werden... Es geht hier um einen Wohnraum und solch geringe Temperaturschwankungen nimmt man gar nicht unbedingt wahr. Mir ist auch klar, dass meine Rahmenbedingungen verhältnismäßig ungünstig sind (keine Kenntnisse über Vorlauftemperatur, Volumenströme, Ventilkennlinien usw...) und darum erwarte ich hier auch keine absolut perfekten Ergebnisse. Aber um sich in einem Wohnraum wohlzufühlen ist meinem Gefühl nach ein relativ breiter Temperaturbereich okay (ca. 18 °C bis 23 °C). Es kommt eigentlich viel mehr darauf an, wie aktiv man gerade ist (klemmt man z.B. stundenlang regungslos vorm PC fühlen sich 21°C auch irgendwann "kalt" an :-) ) Bezüglich der Ventildurchflusskennlinie (Wolfgang-G und timm-thaler) kann ich auch nur sagen: hab ich nicht, bekomme ich nicht und will ich auch nicht in die Regelung mit einbeziehen. Das geht sonst alles zu weit... Ich sehe es auch so, dass durch die Ventilantriebe nicht der Volumenstrom geregelt wird (werden kann), warum hat timm-thaler ja sehr schön erläutert. Ich verwende übrigens die folgenden Funkstellantriebe: http://www.reichelt.de/Regler-Thermostate/FHS-REG/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=83936;GROUPID=4382;artnr=FHS+REG Im nächsten Schritt werde ich nun schauen, ob der Prädiktor das Regelverhalten verbessern kann. Gruß Daniel
Axel Laufenberg schrieb: >Da die Ventilstellung aus dem ersten Bild sich meist so bei 25% >eingependelt hat, ... und hier kommen wir zu dem von mir aufgeworfenen Problem: Ventilkennlinie. Niemand kann sagen, ob der tatsächliche Durchfluss auch 25% vom Maximalwert beträgt. Timm Thaler schrieb: >Mööp! Bleibende Regelabweichung != Schwingung Es sollte nur gesagt werden, dass auch ein P-Regler die gewünschte Temperatur halten kann. Da am Thermostatkopf die Solltemperatur nicht in °C angegeben wird, spielt die bleibende Regelabweichung nur eine untergeordnete Rolle. Wolfgang-G an Wolfgang >Hauptsache es heizt dabei. >Wo bleibt denn die Wärme, wenn die Vorlauftemperatur "grotesk zu hoch" >ist. Geht die Heizenergie nicht in das Gebäude? Kann es sein, dass es am gleichen Vornamen liegt, dass wir die gleiche Sichtweise haben? MfG
Wolfgang schrieb: > Wo bleibt denn die Wärme, wenn die Vorlauftemperatur "grotesk zu hoch" > ist. Geht die Heizenergie nicht in das Gebäude? Niedrigere Vorlauftemperatur bewirkt: - niedrigere Rücklauftemp, damit - besserer Kesselwirkungsgrad bei Brennwertgeräten - niedrigere Abgastemp, auch bei Nicht-Brennwertgeräten* und weniger Abgasverluste - weniger Verteilverluste, wenn Leitungen oder die Heizung in an sich ungeheizten Räumen steht - angenehmeres Raumklima, da hohe Heizkörpertemp => höhere Konvektion und damit Zugluft, Staubverwirbelung - bessere Ausregelung bei mechanischen Thermostatventilen, da die Störgröße Aussentemp schon durch die angepasste Heizleistung teilweise kompensiert wird Sonderformen: Bei Fußbodenheizungen führt höhere Vorlauftemp zu gesundheitlichen Problemen (Krampfadern), man versucht dort die VT so gering wie möglich zu fahren. Bei Wärmepumpen sinkt die Leistungszahl (COP) stark mit steigender VT. Hier versucht man mit so geringer VT wie möglich auszukommen. *) bei Festbrennstoffkesseln darf aber eine Kesseltemp von um die 60°C nicht unterschritten werden, um Kondensatbildung und Kesselkorrosion zu vermindern
Daniel P. schrieb: >Nunja, man muss nicht unbedingt päpstlicher als der Papst werden... Es >geht hier um einen Wohnraum und solch geringe Temperaturschwankungen >nimmt man gar nicht unbedingt wahr. Das ist schon richtig. Aber du fragtest nach Tipps, um das Regelverhalten deiner Anordnung zu verbessern. Ich vermute, dass das Ventilunterteil den entscheidenden Ausschlag gibt. Und damit wäre die ganze Arbeit umsonst, wenn man mal vom elektronischen Spaßfaktor absieht. Aber das hatten wir schon. s.o. >Ich sehe es auch so, dass durch die Ventilantriebe nicht der >Volumenstrom geregelt wird (werden kann), warum hat timm-thaler ja sehr >schön erläutert. Was soll denn sonst geregelt werden, wenn die Vorlauftemperatur schon festgelegt ist?. Dann könnte man sich ja den ganzen Aufwand sparen und das Heizkörperregelventil gleich weglassen. Timm Thaler schrieb: >Niedrigere Vorlauftemperatur bewirkt: >- niedrigere Rücklauftemp, aber nur dann, wenn die Bude dabei abkühlt. Sonst gilt das Gegenteil deiner Aussage. MfG
> Ich vermute, dass das Ventilunterteil den entscheidenden Ausschlag gibt. > Und damit wäre die ganze Arbeit umsonst, wenn man mal vom elektronischen Das würde dann auf einen Zweipunktregler hinauslaufen - Ventil auf oder zu. Und witzigerweise kann man damit durchaus brauchbar regeln. In der selbstgebauten Raumtempregelung für 20 Heizkreise einer Fußbodenheizung wollt ich den Zweipunktregler durch eine PI ersetzen, mit getakteten Heizkreisventilen. Wurde für unnötig befunden, der Zweipunktregler ist ausreichend. Allerdings hat die FBH auch eine übelste Zeitkonstante und das System ist sehr gutartig. >>Niedrigere Vorlauftemperatur bewirkt: >>- niedrigere Rücklauftemp, > aber nur dann, wenn die Bude dabei abkühlt. Sonst gilt das Gegenteil > deiner Aussage. Häh? Ich wollt die Vorlauftemp jetzt nicht unter die Raumtemp senken...
Daniel P. schrieb: > Wie gesagt, das System hat diverse Zeitkonstanten (Totzeiten) Da es hier um Regelungstechnik geht, wäre es vielleicht nicht schlecht, die beiden Begriffe "Totzeit" und "Zeitkonstante", die nun mal wirklich nichts miteinander zu tun haben, auch vernünftig auseinanderzuhalten. Eine Totzeit bedeutet, dass eine Reaktion mit einem bestimmmten Zeitversatz stattfinden, z.B. weil das Wasser zwischendurch noch mit einer bestimmten Fließgeschwindigkeit eine bestimmte Strecke zurücklegen muß. Eine Zeitkonstante bedeutet, dass eine Reaktion sofort einsetzt, aber mit einer e-Funktion, z.B. wenn sich nach Abschalten der Heizung die Raumtemperatur allmählich an die Außentemperatur angleicht.
>>Niedrigere Vorlauftemperatur bewirkt: >>- niedrigere Rücklauftemp, > aber nur dann, wenn die Bude dabei abkühlt. Sonst gilt das Gegenteil > deiner Aussage. >>>Häh? Ich wollt die Vorlauftemp jetzt nicht unter die Raumtemp senken... Nicht Häh?. Deshalb noch einmal: Eine hohe Vorlauftemperatur ergibt eine niedrigere Rücklauftemperatur, sofern die Raumtemperatur konstant bleibt (gleiche Wärmeleistung des Heizkörpers). Es ist nahezu ein Nullsummenspiel hinsichtlich der Wärmeverluste in den Rohrleitungen. MfG
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Hallo Daniel, ich habe das Ganze notdürftig mit PSpcice simuliert. Wie es aussieht ist die Totzeit vernachlässigbar. Ein Smith Predictor ist nicht notwendig. Die Zeiteinheit in der Grafik ist nicht Sekunden sondern Minuten. Bei dir war nur das Kp zu hoch gewählt. Für die bleibende Regelabweichung musst du dir noch was Intelligentes einfallen lassen. Die Ergebnisse meiner Versuche mit einem I-Anteil haben mir nicht gefallen. Das lässt sich im Programm leichter lösen. Die Stellbewegungen sind fast auf das Notwendigste beschränkt. Wünsche noch viel Erfolg!
Die Thermostate benötigt man nur, um die Temperatur einmal einzustellen und um bei Sonneneinstrahlung ein Überhitzen der Räume zu vermeiden. Alles andere wird über die Heizkurve der witterungsgeführten Heizung durchgeführt. Hierzu ist allerdings ein hydraulischer Abgleich der gesamten Anlage notwendig (und heute auch vorgeschrieben). Warum den Vorlauf auf 60° hochheizen, wenn die Heizkörper nur 40° abnehmen wollen? Das ist Energieverschwendung. Ich kann zu diesem Thema das Forum www.haustechnikdialog.de empfehlen.
Pete K. schrieb: > ie Thermostate benötigt man nur, um die Temperatur einmal einzustellen > und um bei Sonneneinstrahlung ein Überhitzen der Räume zu vermeiden. > Alles andere wird über die Heizkurve der witterungsgeführten Heizung > durchgeführt. Hierzu ist allerdings ein hydraulischer Abgleich der > gesamten Anlage notwendig (und heute auch vorgeschrieben). Genau, das ist die schöne neue Welt. Volltheoretsich und absolut unbrauchbar. Schon mal was von Störgröße gehört? Ein südseitiger Raum verhält sich bei Sonneneinstrahlung vollkommen anders als bei gleicher Temperatur und Wolken oder nachts. Wenn in dem Raum 6 Personen sind heizen die durch ihre Körperwäre schon fast alleine einen gut gedämmten Raum. Wenn du in der Kücke backst / kochst dann hast du eine 4kW Zusatzheizung von der deine voll hydraulisch abgeglichene Heizung nix weiss. Der hydraulische Abgleich dient nur zur groben Voreinstellung und um dafür zu sorgen daß der Rücklauf einen genügend tiefe Temperatur hat daß ein Brennwertgerät oder Wärmepumpe effizient arbeiten kann. Ein 'ideal' hydraulisch abgeglichener Raum, der kein Thermostat mehr bräuchte würde nach einem Urlaub bald einen Tag brauchen um wieder auf Temperatur zu kommen weil du nur die Verlustwärme bei Solltemperatur zuführen könntest. Das Thermostat macht das was es soll Regeln, dein hydraulischer Abgleich ist nur eine grobe Vorsteuerung. Sinnvoll genau wie Aussentemperaturführung, aber im Vergleich zur Regelung durch das Thermostat liegen Welten!
bei der Sprungvorhersage kann man noch die Differenz zw. Vorlauftemp und Raumtemp auswerten. Wenn man das Ventil bei kühlen Raum aufdreht ist die Spreizung sehr groß angenommen Vorlauf 45°C und Raumtemp 10°C hat man einen Spreizung von 35 K, die Wärmeabgabe des Heizkörpers ist entsprechend groß, bei Annäherung der beiden Temperaturen z.B. Vorlauf 45°C und Raumtemp 22°C beträgt die Spreizung nur noch 23K und entsprechend sinkt die Wärmeabgabe des Heizkörpers. Hier kann man mit kleineren Schritten nachregeln. Ich würde den Vermieter mal drauf ansprechen ob er die Heizkurve nicht mal niedriger einstellt und die Pumpenleistung zu erhöhen, 26°C wird keiner brauchen bzw. drauf bestehen und es würden sich bei allen die Heizkosten verringern. Dieser Selbregeleffekt also Verringerung der Wärmeabgabe würde sich dann noch weiter verstärken.
Udo Schmitt schrieb: >Genau, das ist die schöne neue Welt. Volltheoretsich und absolut >unbrauchbar. Du triffst den Nagel auf den Kopf. Ich würde sogar behaupten, dass noch nicht einmal die Theorie stimmt. >Das Thermostat macht das was es soll Regeln, dein hydraulischer Abgleich >ist nur eine grobe Vorsteuerung. Schön wäre es. Nach meinen Erkenntnissen ist das Ventilunterteil heutiger Bauweise als REGELventil ungeeignet, und deshalb ist jede weitere Mühe vergebens. s.o. Pete K. schrieb: >Ich kann zu diesem Thema das Forum www.haustechnikdialog.de empfehlen. Wenn es um Heizkurven, Raumtemperatur und der RT-Regelung geht, dann ist dort zu 70 bis 80% nichts Empfehlenswertes zu holen. MfG
Hallo Zusammen, leider kann ich zu der Diskussionen hier über Heizungsvorlauftemperaturen, Heizkurven, Ventilunterteile und Volumenströme nur wenig beitragen, da fehlt mir das Knowhow. Es ist aber auch nach wie vor so, dass ich diese Größen weder messen noch beeinflussen kann und ich daher nur auf der Suche nach einem Regler bin, der mit dieser widrigen Ausgangssituation klarkommt. Besondere Dank @Noname für Deine Bemühungen mit der Reglersimulation. Sieht echt klasse aus! Ich kann es nicht ganz glauben, dass ein simpler P-Regler hier ausreichen soll... und fahre daher gerade testweise mit einem P-Regler ein Szenario durch. Die Logdaten werden hoffentlich morgen Aufschluss geben :-) Bis jetzt ist das Verhalten eigentlich gar nicht so schlecht, auch wenn - wie erwartet - eine Temperaturdifferenz bestehen bleibt. Deadbeatregler habe ich noch nie gehört, aber ich denke ich werde mir die Recherche zu diesem Stichwort als Hausaufgabe fürs Wochenende vornehmen ;-) Danke und Gruß daniel
Wolfgang-G schrieb: > Eine hohe Vorlauftemperatur ergibt eine niedrigere > Rücklauftemperatur, sofern die Raumtemperatur konstant bleibt (gleiche > Wärmeleistung des Heizkörpers). Wenn die Vorlauftemp steigt, steigt natürlich auch die Rücklauftemp, weil der Heizkörper das Medium nur um eine bestimmte Tempdifferenz abkühlen kann. Leute, das ist Physik 8. Klasse oder so. Wärmelehre. Schonmal gehört? Wenn die Vorlauftemp steigt, steigt die Leistung des Heizkörpers, weil Konvektion und Wärmestrahlung zunehmen. Die Tempdiff steigt ebenfalls, aber nie soweit, dass die Rücklauftemp sinkt. Wenn die Rücklauftemp bei steigender Vorlauftemp sinken sollte, dann deshalb, weil die Heizkörperthermostate zumachen und den Durchfluss - also die Menge des wärmeabgebenden Mediums - drosseln und deswegen weniger Wärme transportiert wird. In dem Fall wird aber sinnlos zu warmes Wasser durch das Überströmventil im Kreis gepumpt. Kann ja sein, dass einige das nicht glauben. Aber die Zeiten der Dampfheizung mit Zweipunktregler (Fenster auf - Fenster zu) sollten eigentlich vorbei sein.
Daniel P. schrieb: > leider kann ich zu der Diskussionen hier über > Heizungsvorlauftemperaturen, Heizkurven, Ventilunterteile und > Volumenströme nur wenig beitragen, da fehlt mir das Knowhow. Die Vorlauftemp zu messen erfordert einen zusätzlichen Funkfühler, und wenn Du die in die Regelung einfließen läßt, dürfte sie deutlich stabiler werden. Da über die Vorlauftemp die Heizleistung Deines Heizkörpers verändert wird, die Heizleistung aber direkt die Regelparameter bestimmt (die Sprungantwort fällt bei unterschiedlichen Heizleistungen anders aus), kannst Du z.b. bei hoher VT Kp klein, bei geringer VT Kp größer machen und damit Überschwingen vermindern.
zur Physik 8. Klasse. Es kommt auf die Durchflussmenge an. Ich kann 50°C reinschicken und der RL beträgt 35°C oder ich schick 45°C rein und durch eine größere Durchflussmenge kommen 40°C zurück.
Timm Thaler schrieb: >Wenn die Rücklauftemp bei steigender Vorlauftemp sinken sollte, dann >deshalb, weil die Heizkörperthermostate zumachen und den Durchfluss >also die Menge des wärmeabgebenden Mediums - drosseln... richtig, sagte ich schon immer >und deswegen weniger Wärme transportiert wird. falsch, die vom HK abgegebene Wärmemenge bleibt bei gleicher Raumtemperatur gleich >In dem Fall wird aber sinnlos zu warmes Wasser durch das Überströmventil im >Kreis gepumpt. Heizungsanlage ungünstig ausgelegt. Besser wäre es, eine Pumpe mit Konstantdruckregelung zu verwenden. MfG
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