PID-Regler: Grob- und Feinventil

Martin Gast #2780042
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Hallo,

ich will eine Druckregelung bauen, in der Druckluftzuleitung habe ich 2 
Ventile die parallel geschaltet sind; ein Grob-Ventil, mit dem die 
"Größenordnung" eingestellt werden kann und ein Fein-Ventil, mit dem 
dann die Feinregelung des Drucks erfolgen kann.

Hinter den Ventilen habe ich einen Drucksensor, der den Istwert 
zurückliefert.

Wenn ich nur ein Ventil hätte, würde ich einen "normalen" PID-Regler 
benutzen; leider habe ich momentan noch keine Idee wie das mit 2 
Ventilen funktioniert, d.h. wann muß ich das Grob-Ventil, wann das 
Fein-Ventil ansteuern.

Bzw. wenn ich mit dem Fein-Ventil an die Endlage komme, müßte ich 
eigentlich dann das Grob-Ventil erst ein bißchen öffnen und das 
Fein-Ventil dann wieder schließen....?

Habt ihr eine Idee wie man sowas angehen könnte?

Danke,
Martin
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René B. #2780154
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Mach zwei Regelkreise draus, den äußeren für das Grobventil im Bereich 
0..100% und das Feinventil mit "-100%..100%". Bei letzterem entsprechen 
0% Aussteuerung des Ventils der eigentlichen Mittelposition.
Den inneren Regelkreis legst du entsprechend schnell aus und den äußeren 
beaufschalgst du zusätzlich mit einem drittel des maximalen Einflusses 
des inneren Feinventils, wenn das innere Ventil in den Anschlägen hängt, 
bzw betragsmäßig die 70% (z.B.) überschreitet.
Das sollte letztendlich dazu führen, dass sich das äußere Ventil auf ein 
modulo des Zielwertes einpendelt, dessen Rest wiederum vom Feinventil 
schnell ausgeregelt wird.
Hier mal den inneren Regelkreis auf Schnelligkeit auslegen und den 
äußeren auf Genauigkeit. Wenn die Totzeiten allerdings sehr groß sind, 
musst du versuchen das durch geschicktere Anordnung der Drucksensoren zu 
korrigieren.
Wenn das ganze zu sehr schwingt, dann kannst du auch an Stelle eines 
Sprunges, wenn das innere Ventil die 70% überschreitet, eine stetigen 
Korrekturwert versuchen, ggf. geglättet und verzögert.

Andernfalls, wenn das Feinventil doch nicht so fein ist (also einen 
ordentlichen Druckbereich abdecken kann), dann kannst du auch versuchen 
für das Grobventil eine Kennlinie zu hinterlegen und dann nur das 
Feinventil mit einem PID-Regler versehen.
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Alex S. #2781681
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Tach Martin,

du kannst das "grob Ventil" wie ein übertragsbit betrachten. Wenn das 
"fein Ventil" über die Grenzen läuft schlägt es um und das "grob Ventil" 
wird inkrementiert bzw. dekrementiert.

Die einzige Schwierigkeit, die du bekommen wirst, ist, dass das 
Inkrementieren bzw. Dekrementieren des "grob Ventils" genau die Spanne 
des "fein Ventils" überbrücken muss. Sonst hast du Sprünge im 
Ausgabewert, der im schlimmsten Falle die Reglung schwingen lässt. Das 
musst du halt im Feldversuch ausmessen und berücksichtigen.

Thor
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Reinhard Kern Gast #2781961
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Hallo,

zunächst mal ist das eigentlich ganz einfach, der PID Regler bleibt wie 
er ist und seine Ausgabe wird umgesetzt in einen Grob- und einen 
Feinanteil.

Problematisch ist die Reaktionszeit: steht der Feinregler auf Maximum 
und es ist eine Erhöhung erforderlich, so muss das Grobventil eine Stufe 
hochgestellt werden und das Feinventil um fast eine solche Stufe 
zurückfahren, aber das braucht vermutlich Zeit, in der ein zu hohes 
Stellsignal ausgegeben wird. Ob das stabil und akzeptabel ist müsste man 
praktisch ausprobieren.

Eine mögliche Lösung wäre, die Zeiten für das Hochfahren des Grobventils 
und das Zurückfahren des Feinventils möglichst genau gleich 
einzustellen, das wird aber nicht einfach.

Gruss Reinhard
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René B. #2784379
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Wenn die Regelung vergleichsweise langsam und mit einem gewissen 
Überschwingen behaftet sein darf, dann geht das natürlich mit der von 
Alex S. beschriebenen Methode.
Allerding musst du trotzdem eine Hystherese für die Übertragsschwelle an 
das Grobventil einbauen, denn sonst würde das ja dicht an der Schwelle 
und mit dem Ripple der Soll/Ist-Abweichung ständig zappeln.
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