Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP / Machine Learning Stellgliedschoner


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Walter L. (charly2)


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Hallo,
Temp. Regelkreis mit P-Regler Kp=30. Kaminofen. Servo bewegt Luftklappe 
im Bereich von IN=0 KLAPPE ZU bis IN=1300 KLAPPE AUF. Sollwert in °C, 
Regelabweich. auch in °C. Damit springt das IN in den Rervo um +-30 im 
stat. Endwert, was man hört...
Meine bisherige Lsg.: Vor dem Servo liegen 10 software. realisierte 
Schmitttrigger. Auffwand entsprechend.

Frage: hat jemand eine bessere Lsg?

VG Walter

von Michael B. (laberkopp)


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Walter L. schrieb:
> hat jemand eine bessere Lsg?

Nicht nur einen P-Regler.

von Cyblord -. (cyblord)


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> Stellgliedschoner

Heißt das nicht "Tiefschutz"?

von Gunnar F. (gufi36)


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hst. gut. abk. verw.!

von Christoph Z. (christophz)


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Walter L. schrieb:
> Sollwert in °C,
> Regelabweich. auch in °C. Damit springt das IN in den Rervo um +-30 im
> stat. Endwert, was man hört...

Ich kann hier nur raten.

Vielleicht statt Ganzzahlen (integers) etwas mit Komastellen nutzen? 
Also single/double Float oder Fixpunkt Arithmetik.

von Walter L. (charly2)


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Hallo,

jetzt ausgeschrieben.

Es geht um einen Temperatur-Regelkreis mit P-Regler (Kp=30). Geregelt 
wird die Temperatur des Abgasrohres des Kaminofen (Sollwert=120°C).

Als Stellglied dient ein Servo, der die Luftklappe zur Luftzuführung 
bedient.

Die Eingangsgröße in den Servo liegt zwischen 0 und 1300 (0 = KLAPPE ZU, 
1300 = KLAPPE AUF). Die Ausgangsgröße ist die die Klappenstellung 0 bis 
90° mechanisch.

Der Sollwert kann ganzzahlig in °C vorgegeben werden, der IST-Wert ist 
ebenfalls ganzzahlig in °C, womit die  Regelabweichung ebenfalls 
ganzzahlig in °C ist.

Damit springt die Eingangsgröße in den Servo um +-30 im
stationären Endwert.

Dieses Springen äußert sich in ständigen Stellbewegungen, was zu hören 
ist und zudem werden die ständigen Stellbewegungen die Lebensdauer des 
Stellgliedes verkürzen.

Meine bisherige Lösung ist: Vor dem Servo liegen 10 per Software 
realisierte
Schmitttrigger, die momentan gleichmäßig über den Bereich von 0 bis 1300 
mit einstellbarer Hysterese verteilt sind.

Der Aufwand ist entsprechend.

Frage: Hat jemand eine bessere/einfachere Lösung, die das Stellglied 
schont?

VG Walter

von Udo S. (urschmitt)


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PI Regler

von Udo S. (urschmitt)


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Walter L. schrieb:
> Als Stellglied dient ein Servo, der die Luftklappe zur Luftzuführung
> bedient.

Wie vermeidest du hier massive CO und Ruß Produktion?

von Walter L. (charly2)


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@urschmitt -> PI-Regler
Der PI-Regler behebt das Problem nicht.

@christophz: Ich habe, um das Problem herauszuheben, die Beschreibung so 
gewählt (ganzzahlig). Die Software rechnet in float. Auch float behebt 
das Problem nicht.


Weil, jede digitale Regelung geht im stationären Endwert in eine 
Zweipunktregelung über.

VG Walter

von Walter L. (charly2)


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@urschmitt massive CO und Ruß Produktion?

Ja, es bleibt immer eine Flamme erhalten.

Du hast aber keine Lösung angeben, warum nicht?

Bitte bleib beim Thema.

VG Walter

von Udo S. (urschmitt)


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Walter L. schrieb:
> Du hast aber keine Lösung angeben

Um dich zu korrigieren: Ich habe keine Lösung angegeben, die du hören 
möchtest.
Viel Erfolg noch.

von Stephen (illi)


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Entweder den Eingang oder den Ausgang mit einem Tiefpass filtern.

Vielleicht rekursives Filter: Out_t = (1-n)*Out_t-1 + n*In_t

von Walter L. (charly2)


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@illi

Danke für den Hinweis
Hatte ich probiert. Dann springt die Größe nicht mehr, sondern bewegt 
sich e-funktionsmäßig auf und ab. Somit bewegt sich der/das Servo.

Bei der Schmitttrigger-Lösung passiert das natürlich auch, aber in so 
großen Zeitabständen, so dass es nicht mehr stört.

Ein weiterer Punkt ist, dass man durch Einbringen eines Tiefpasses in 
den Vorwärtszeig das Nenner-Polynom des geschlossenen Kreises um eins 
erhöht. Da solche Temperatursysteme von haus aus aus mehreren in Reihe 
geschalteten Tiefpässen bestehen erhöht sich die Schwingneigung. Zwei 
Tiefpässe in der Strecke und ein weiterer eingebrachte Tiefpass im 
Vorwärtszweig sind max. 270° Phasendrehung. Damit ist die Grundlage zur 
Schwingung gegeben.

Das unangenehme dabei ist, dass die Periodendauer Stunden betragen kann 
mit einer zwischendurch auftretenden Rußbildung.

VG Walter

von Wendels B. (wendelsberg)


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Walter L. schrieb:
> @urschmitt -> PI-Regler
> Der PI-Regler behebt das Problem nicht.

Ein korrekt ausgelegter Regler schwingt eben nicht.
Fazit: der Regler, den Du getestet hast, war nicht passend 
ausgelegt/parametriert.

von Walter L. (charly2)


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@wendelsberg

Jede digitale Regelung geht im stationären Endwert in eine
Zweipunktregelung über, auch der PI-Regler. Damit schwingt die Reglung 
um dieses/diese BIT/BITs. Auch wenn er noch so korrekt ausgelegt ist.


VG Walter

: Bearbeitet durch User
von Michael (michaelp)


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Ich denke die einzige Lösung ist die Temperatur mit einer höheren 
Genauigkeit zu messen. Dann sind die Stufen weg.

von Udo S. (urschmitt)


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Walter L. schrieb:
> Jede digitale Regelung geht im stationären Endwert in eine
> Zweipunktregelung über, auch der PI-Regler. Damit schwingt die Reglung
> um dieses/diese BIT/BITs. Auch wenn er noch so korrekt ausgelegt ist.

Das ist aber nicht das Problem, das du im 1. Post beschreibst:

Walter L. schrieb:
> Damit springt das IN in den Rervo um +-30 im
> stat. Endwert, was man hört...

Ich hatte das zumindest so gelesen, dass es Sprünge um 30° (Winkel) 
sind.
Es könnte natürlich auch sein dass du einfach einen digitalen Wert von 
30 meinst, nur ob das jetzt 1 Promille oder 10 Prozent der max. 
Stellgröße ist weißt höchstens du.

Gegen ein hin und her im LSB des Stellwerts kann man eine Begrenzung 
einbauen die erst dann einen neuen Stellwert übernimmt, wenn er sich um 
mehr als das LSB ändert.

Ein K von 30 erscheint mir sehr hoch und damit Schwingungsanfällig. 
Ursache könnte sein, dass du eine kleine Sollwertabweichung möchtest 
aber eben nur einen P Regler implementiert hast.

Meine Glaskugel zeigt mir verschwommen, dass die Abtastrate ebenfalls zu 
hoch sein könnte, meine Erinnerung sagt mir man macht die Abtastrate 
10-20 mal schneller als die bestimmenden Zeitkonstante der Regelstrecke, 
und nicht mehr. Diese Zeitkonstante dürfte wohl eher im Minutenbereich 
liegen.

von Walter L. (charly2)


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Der Regelkreis ohne 10 Stufen-Schmitttrigger.

@urschmitt >Ein K von 30 erscheint mir sehr...

Rechnen: 650/30=21,66°C.
D.h. Ist der Sollwert 120°C, dann ist die Klappe bei 120-21,66=98,3°C 
ganz geöffnet und bei 120+21,66=141,66 ganz geschlossen.

VG Walter

: Bearbeitet durch User
von Wendels B. (wendelsberg)


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Walter L. schrieb:
> dann ist die Klappe bei 120-21,66=98,3°C
> ganz geöffnet und bei 120+21,66=141,66 ganz geschlossen.

Erscheint mir wesentlich zu scharf.
Nebenbei: wie sieht denn die Sprungantwort aus, insbesondere der 
zeitliche Ablauf?

: Bearbeitet durch User
von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Walter L. schrieb:
> Hallo,
> Temp. Regelkreis mit P-Regler Kp=30. Kaminofen. Servo bewegt Luftklappe
> im Bereich von IN=0 KLAPPE ZU bis IN=1300 KLAPPE AUF. Sollwert in °C,
> Regelabweich. auch in °C. Damit springt das IN in den Rervo um +-30 im
> stat. Endwert, was man hört...
> Meine bisherige Lsg.: Vor dem Servo liegen 10 software. realisierte
> Schmitttrigger. Auffwand entsprechend.
>
> Frage: hat jemand eine bessere Lsg?

Wenn Du etwas regeln willst, dann zeige uns deinen Regelkreis mit allen 
Größen. Zuviel verlangt? Bitte kein Prosa und keine Salami!

: Bearbeitet durch User
von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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>
> Das unangenehme dabei ist, dass die Periodendauer Stunden betragen kann
> mit einer zwischendurch auftretenden Rußbildung.
>
> VG Walter

Sie kann auch Wochen betragen, viel Spass beim Wumms im AKW.

von Walter L. (charly2)


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@wendelsberg
> Erscheint mir wesentlich zu scharf
Was heißt das?
>Nebenbei: wie sieht denn die Sprungantwort ...

Wie und wo soll die Sprunganwort eingeleitet werden und wie soll der 
zeitliche Ablauf aufgezeichnet werden.

Ich will weder Antibiotika herstellen noch Eier ausbrüten und eine 
Mondlandung soll das auch nicht werden :).

VG Walter

von Walter L. (charly2)


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Was noch fehlt: Der Temp.-Bereich von 0 bis 660°C wird mit einem 12 Bit 
ADC aufgelöst.

: Bearbeitet durch User
von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Walter L. schrieb:
> Der Regelkreis ohne 10 Stufen-Schmitttrigger.
>
> @urschmitt >Ein K von 30 erscheint mir sehr...
>
> Rechnen: 650/30=21,66°C.
> D.h. Ist der Sollwert 120°C, dann ist die Klappe bei 120-21,66=98,3°C
> ganz geöffnet und bei 120+21,66=141,66 ganz geschlossen.
>
> VG Walter

Was ist das denn für ein Ofen?

von Walter L. (charly2)


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@max707 >Was ist das denn für ein Ofen?

Welche Informationen werden gebraucht?

Die Regelkreisstruktur ist wie gewünscht geliefert.

VG Walter

: Bearbeitet durch User
von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Walter L. schrieb:
> @max707 >Was ist das denn für ein Ofen?
>
> Welche Informationen werden gebraucht?
>

Schreibe bitte alles vollständig dazu was du weißt.

> Die Regelkreisstruktur ist wie gewünscht geliefert.
>
> VG Walter

O.K., das PDF habe ich nach Durchforschung des Threads gefunden.
Es ist aber unvollständig. Bitte genauere Angaben dazu.

Wir mögen keine Salami!

von Walter L. (charly2)


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@max707

Aus meiner Sicht liegt die Wurst im Stück vor.

Es kann sein, dass man mit Messer und Gabel nicht umgehen kann.

Das mögen wir nicht :).

Noch einmal: Sage einfach, welche speziellen zusätzlichen Informationen 
du brauchst, um beurteilen zu können, ob du das gleiche Problem auch 
schon gehabt hast und berichte dann, wie du es gelöst hast.

VG Walter

von Walter L. (charly2)


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Hallo,

ein modifizierter Regelkreis in der Anlage, der die Problematik noch 
einmal verdeutlicht.

Die Abtastzeit beträgt 1 Sekunde.

Rauscht der IST-Wert im stationären Endwert um +-1°C,

rauscht der Ausgang des Reglers um +-30.

Dies ist eine Klappenbewegung um +-2° mechanisch.

Der/das Servo bewegt sich ständig um die +-2° mechanisch.

Ich bitte um Beiträge von Forumsmitglieder,
die diese Problematik kennen und wie sie diese ständige Bewegung behoben 
haben.

VG Walter

von Thorsten S. (thosch)


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In die ist-Temperatur-Messung eine Tiefpaßfilterung einfügen, z.B. eine 
gleitende Mittelwertbildung geeigneter Länge. Die verwandelt das 
Rauschen von +/-1°C in Nachkommastellen.

von Thorsten S. (thosch)


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Ein richtig dimensionierter I-Anteil macht die Stellwerte auch 
kontinuierlich.

von Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite


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So etwas erledigt man üblicherweise mit einem Totband:

https://testcon.info/FB_DE_Totband.html.

von Walter L. (charly2)


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@rf-messkopf

Genial. Danke.

von Wendels B. (wendelsberg)


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Walter L. schrieb:
> Das unangenehme dabei ist, dass die Periodendauer Stunden betragen kann
> mit einer zwischendurch auftretenden Rußbildung.
zusammen damit:

Walter L. schrieb:
> Die Abtastzeit beträgt 1 Sekunde.

Wieso tastet man einen Prozess, der so traege ist, im Sekundentakt ab?

von Walter L. (charly2)


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@wendelsberg

>Wieso tastet man einen Prozess, der so traege ist, im Sekundentakt ab?

Weil, wenn der Ofen sich im Zustand max. Leistungsfähigkeit befindet 
(voll Holz, alles gut vorgeglüht) und man bewegt die Luftklappe von ZU 
auf AUF, die Temp. am Sensor um ca. 0,5°C/Sek steigt.

VG Walter

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Walter L. schrieb:
> @wendelsberg
>
>>Wieso tastet man einen Prozess, der so traege ist, im Sekundentakt ab?
>
> Weil, wenn der Ofen sich im Zustand max. Leistungsfähigkeit befindet
> (voll Holz, alles gut vorgeglüht) und man bewegt die Luftklappe von ZU
> auf AUF, die Temp. am Sensor um ca. 0,5°C/Sek steigt.
>
> VG Walter

Dir empfehle ich einmal die Bedienungsanleitung deines ultra-geheimen 
Ofens zu studieren!

von Walter L. (charly2)


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@max707

Die Frage ist beantwortet...

VG Walter

von Wendels B. (wendelsberg)


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Walter L. schrieb:
> Weil, wenn der Ofen sich im Zustand max. Leistungsfähigkeit befindet
> (voll Holz, alles gut vorgeglüht) und man bewegt die Luftklappe von ZU
> auf AUF, die Temp. am Sensor um ca. 0,5°C/Sek steigt.

Dieser Temperaturanstieg ist aber nicht in erhoehter Verbrennung durch 
mehr Luftzufuhr begruendet, sondern dadurch, dass der Nachschub an 
Zuluft die schon heissen Gase aus dem Ofen ueberhaupt in das Abgasrohr 
foerdert.

Das hat nur extrem wenig mit dem Prozess zu tun, den Du regeln willst 
(Verbrennung).
Nebenbei: 120 C Solltemperatur im Abgasrohr erscheint mir auch extrem 
niedrig.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Wendels B. schrieb:
> Walter L. schrieb:
>> Weil, wenn der Ofen sich im Zustand max. Leistungsfähigkeit befindet
>> (voll Holz, alles gut vorgeglüht) und man bewegt die Luftklappe von ZU
>> auf AUF, die Temp. am Sensor um ca. 0,5°C/Sek steigt.
>
> Dieser Temperaturanstieg ist aber nicht in erhoehter Verbrennung durch
> mehr Luftzufuhr begruendet, sondern dadurch, dass der Nachschub an
> Zuluft die schon heissen Gase aus dem Ofen ueberhaupt in das Abgasrohr
> foerdert.
>
> Das hat nur extrem wenig mit dem Prozess zu tun, den Du regeln willst
> (Verbrennung).

Richtig!
> Nebenbei: 120 C Solltemperatur im Abgasrohr erscheint mir auch extrem
> niedrig.

Wir kennen den hoch-geheimen Ofen nicht.

Ich kenne solche Pappenheimer zur genüge, es lohnt nicht sich mit denen 
zu beschäftigen.

von Walter L. (charly2)


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Hallo,

für all Diejenigen, die ebenfalls an eine Kaminofenregelung denken:

Der Ofen verliert die  Betriebserlaubnis….

Ein paar Gedanken zur PI-Regler-Auslegung in dem Zusammenhang.

Alle Vorgehensweisen beim PI-Regler beruhen letztendlich auf einer 
POL-NULL-Stellen-Kompensation (Es wird ein Tiefpass (Pol) mit einem 
Hochpaßss (Nullstelle)) kompensiert).

Die Zeitkonstante des kompensierenden Hochpasses ergibt sich zu Kp/Ki.
Daraus folgt, dass der neue Tiefpass des geschlossenen Regelkreises = 
1/(Ki  Kst  Ks * Km) ist.

Kst ist hier 0,138 die Verstärkung des Stellgliedes. Km die Verstärkung 
des Messgliedes ist 1.

Die Streckenverstärkung Ks ist nicht bekannt.

Die Lage des "neuen" Tiefpasses ist zu wählen, z. B. gleich dem 
dominanten Tiefpass des Kaminofens (Ts),

dessen Lage wir auch nicht kennen.

Aus 1/(Ki  Kst  Ks * Km) bei Kenntnis von Kst  Ks  Km wird dann Ki 
bestimmt.

Aus Kp/Ki ist dann Kp = 1/Ki.

Möchte ich nun Kp ändern, weil z.B. der Wert von Kp ein zu großes 
Rauschen verursacht, muss ich "rückwärts" rechnen, wenn ich die Lage des 
"neuen" Tiefpasses beibehalten will.

All dies funktioniert sehr gut bei der Stromregelung von Elektromotoren,
weil hier die Systemidentifikation einfach ist (Ks und Ts sind i.a. im 
Datenblatt angegeben).

Bei einem Kaminofen fehlen zwei wichtige Parameter, Ks und Ts.

Jeder möge selbst beurteilen, ob man durch "Probieren" ein zufrieden 
stellendes Ergebnis erzielen kann.

Bei dem PI-Regler muss man auch das Verhalten am Ausgang des 
geschlossenen Regelkreises bei  einer Über- oder Unterkompensation 
kennen. Anderenfalls weiß man nicht in welcher Richtung das Kp/Ki zu 
ändern ist, damit sich das gewünschte Regelverhalten zeigt (ein 
verhungerndes oder ein überschwingendes Ausgangssignal, beides ist nicht 
gewünscht). Auch läuft der I-Anteil wegen der begrenzten Stellgröße in 
den Anschlag (z. B. beim Anheizen) und es ist der WINDUP 
programmtechnisch zu realisieren. Weiterhin muss verhindert werden, dass 
die Zuluft zu klein wird (auch beim P-Regler), was wiederum beim WINDUP 
zu berücksichtigen ist, anderenfalls verrußt die Scheibe und der Nachbar 
klingelt.

Wenn also  die Strecken-Verstärkung und der Strecken-POL nicht mit 
vertretbarem Aufwand ermittelbar ist,
bleibt man beim P-Regler, so meine Empfehlung.

Der Vorteil beim P-Regler ist, dass er den dominanten unbekannten Pol 
weiter nach links
in die linke Halbebene zieht, das System damit schneller einschwingen
und Instabilität schnell und einfach erkennen lässt  (der Wert von Kp 
ist zu groß -> Schwingungen).
Beim P-Regler ist nur ein Parameter variabel,
und die Regelabweichung des P-Reglers nach oben fördert den Freibrand 
der Scheibe des KAMINOFENs.

Ein kurzes Statement zur Abtastzeit:
Das Shannon Abtasttheorem gibt sie vor.
Aus meiner Erfahrung sollte man die Frequenz, die hinsichtlich der 
Amplitudenhöhe für den ADC noch relevant ist,
mindestens 10 mal abtasten.


Hier ist der PI-Regler zwar implementiert, aber abschaltbar.
Nicht vergessen, mit Ki=0 müssen alle Speicher-Werte des I-Anteiles auch 
NULL gesetzt werden.

Die Bedienung der Regelung ist ferngesteuert über RFM69 868MHz 
realisiert.
Die Parameter Kp, Ki, das max. ZU der Luftklappe, der 
10-Stufen-Schitttriger ON/OFF, und der Temperatur-Sollwert im 
Auto-Betrieb werden über Funk eingestellt. Weiterhin gibt es einen 
HAND-Betrieb.

So etwas kann man kaufen (um die 890 EURO), ohne Funkbedienung.
Der Verkäufer riet aber ab, weil die SCHEIBE im Regel-Betrieb leicht 
verrußt.

Zusammengefasst erfüllt hier der P-Regler optimal den Zweck
und mit dem 10-Stufen-Schitttriger sind die Stellbewegungen selten und 
nicht mehr störend.

VG Walter



@Wendelsberg in ihrem Beitrag
>Nebenbei: 120 C Solltemperatur im Abgasrohr erscheint mir auch extrem
niedrig.

haben sie offensichtlich falsch gelesen.
Wie von mir geschrieben

> Geregelt  wird die Temperatur des Abgasrohres des Kaminofens (Sollwert=120°C).

Gemessen wird also am Abgasrohr (Temp. des Abgasrohres) und nicht die 
Abgastemperatur.

Die Abgastemperatur zu messen ist nicht sinnvoll.
Die Sprungantwort beim Öffnen der Zuluft kann ALLPASS-Charakteristik 
aufweisen.

@max707 >Ich kenne solche Pappenheimer…

Dies ist Pöbeln und ist dem Forum abträglich.

Konzentrieren sie sich auf die Problematik und geben sie dann 
Lösungsvorschläge, und zwar auf Grundlagen der Bedingungen, die gegeben 
sind.

Gegeben Falls geben sie bekannt, welche Informationen sie brauchen,
um einen Vorschlag zum Lösen des beschrieben Problems zu geben.

GOOGLE kennt den Begriff KAMINOFEN.

Die GOOGLE-Ergebnisse zeigen, hinsichtlich der für die Regelung 
relevanten Parameter, immer die gleichen Systeme.

Es ist also kein GRUND-Ofen, der geregelt wird und auch kein 
Werksattofen.
Gleich wohl, der erste Ofen, der hier geregelt wurde, war ein 
Werkstattofen. Er hatte nur unwesentlich schnelleres dynamisches 
Verhalten,
aber das ALLPASS-Verhalten konnte gut gezeigt werden.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Dachte ich es mir doch. Du willst das letzte Wort haben? Ich gebe es 
Dir. ;-)

1. Wer hier um Hilfe bittet, der muß im Eingangsposting "ALLES" offen 
legen und nicht kleckerweise. Das kommt nicht gut an.

2. Zeichnungen dürfen auch von Hand angefertigt werden und als Bild hier 
eingebunden werden. Es ist unhöflich hier diese als PDF zu bringen.

3. Du darfst dein Eingangsposting also neu verfassen, so das auf Anhieb 
keinerlei Nachfragen nötig sind.

von Axel R. (axlr)


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Frage hierzu: braucht es nicht zum "Heizen" und "Abkühlen" zwei komplett 
getrennte Parametersätze? Hab das auch vor einiger Zeit bei einer 
Gargutzieltemperaturregelung erleben dürfen: aufheizen (hier 
elektrisch), also mit aktiv zugeführter Energie, aber abkühlen nur über 
de Wärmekapazität, also rein passiv ohne Lüfter, kühler oder ähnliches. 
Da kam ich dann auch etwas durcheinander und musst mich auf einen 
kompromiss einigen. Hier war es eben kein Kamin, sondern "nur" ein 
großer Kochtopf auf einer Gastro-E-Herd-Platte mit 400V/4KW. 
Zieltemperatur waren hier 78°C im gefüllten 10L-Topf.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Axel R. schrieb:
> Frage hierzu: braucht es nicht zum "Heizen" und "Abkühlen" zwei
> komplett
> getrennte Parametersätze? Hab das auch vor einiger Zeit bei einer
> Gargutzieltemperaturregelung erleben dürfen: aufheizen (hier
> elektrisch), also mit aktiv zugeführter Energie, aber abkühlen nur über
> de Wärmekapazität, also rein passiv ohne Lüfter, kühler oder ähnliches.
> Da kam ich dann auch etwas durcheinander und musst mich auf einen
> kompromiss einigen. Hier war es eben kein Kamin, sondern "nur" ein
> großer Kochtopf auf einer Gastro-E-Herd-Platte mit 400V/4KW.
> Zieltemperatur waren hier 78°C im gefüllten 10L-Topf.

Bei dir ist die Sache klar, beim TO jedenfalls nicht.

Insgesamt ist der Thread unsinnig und entspricht nicht dem gewöhnlichen 
Gebrauch.

Nur zur Info, es gibt auch rein mechanische Regler die so um 100 DM/€ 
kosten.

Ist ähnlich wie mit der Hilfe der KI sich den Hintern abzuputzen oder 
die Schuhe zu schnüren.

: Bearbeitet durch User
von Walter L. (charly2)


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@axlr Im ersten Ansatz würde ich die kW, die in die Umgebung abgeführt 
werden, als Störgröße betrachten. Aber ich melde mich nochmal....

VG Walter

: Bearbeitet durch User
von Thomas (db8nr)


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Walter L. schrieb:
> Hallo,
> Temp. Regelkreis mit P-Regler Kp=30. Kaminofen. Servo bewegt Luftklappe
> im Bereich von IN=0 KLAPPE ZU bis IN=1300 KLAPPE AUF. Sollwert in °C,
> Regelabweich. auch in °C. Damit springt das IN in den Rervo um +-30 im
> stat. Endwert, was man hört...
> Meine bisherige Lsg.: Vor dem Servo liegen 10 software. realisierte
> Schmitttrigger. Auffwand entsprechend.
>
> Frage: hat jemand eine bessere Lsg?
>
> VG Walter

So gehts:
nmt: zp=o4 UO=78 KLA OF fdurch sWARE UVST ist mng.

: Bearbeitet durch User
von Walter L. (charly2)


Angehängte Dateien:

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@axlr habe PN geschickt.

von Axel R. (axlr)


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Walter L. schrieb:
> @axlr habe PN geschickt.

Kam an. Danke! Befasse ich gern mit. So, wie es jetzt installiert ist, 
heizt es erstmal ordentlich durch, um dann um den Sollwert herum zu 
pendeln.
Sogar 5-10Grad wären „erlaubt“. Bin ich aber iwie garnicht in der 
Materie „Regelung“ zu Hause. Hab dann solch einen fertigen Regler für 
15€(?) vom Chinesen gekauft, in der Hoffnung, die „Tuning-Funktion“ wird 
es schon richten.

von Berni-Bär 🐼 (stm32prof)


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Walter L. schrieb:
> Frage: hat jemand eine bessere Lsg?

Hysterese mit dynamischer Verschiebung des Bereiches

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


Angehängte Dateien:

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Nachdem bis jetzt nur ganz wenige gute Tips gekommen sind möchte ich 
noch ein klein wenig dazu schreiben. Dazu habe ich das erste Diagramm 
mit Zahlen an den Knoten versehen. Was erwartest du dort für Werte?

Bei Position 6 660 Grad Celsius am Abgasrohr? Das habe ich nie 
geschafft.
Die höchste Temperatur in der Backröhre oben war bei mir während des 
Einfahrens ca. 330 Grad, daher im Abgasrohr entsprechend weniger...

Auch wenn man die Mathematik der Regelung beherrscht muß man auch die 
Praxis zusätzlich beherrschen, sonst wird das nichts gescheites.

1.) Also erst einmal verstehen wie so ein Ofen funktioniert...
2.) Wie viele Möglichkeiten gibt es den Ofen zu steuern ...
3.) Was für Grenzwerte müssen eingehalten werden...
4.) Die Klappe steuert den wirksamen Querschnitt des Abgasrohres von 
100% bis 30%
5.) Besorge dir ein Infrarot Thermometer und beobachte während des 
Anheizens die Temperaturen und führe ein Protokoll
u.s.w.

von Walter L. (charly2)


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@max707

Freut mich, dass sie sich so intensiv mit der Regelung eines Kaminofens 
beschäftigen.

Dieses Thema hier (Stellgliedschoner) ist eigentlich abgeschlossen, weil 
beantwortet.


Vielleicht machen sie eine Kamin-Ofen-Regelungs-Thread auf.


VG Walter

von Walter L. (charly2)


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Oder noch besser

"Eine Kaminofenregelung unter Berücksichtigung des WINDUP-Effektes"

oder kürzer

"Kaminofenregelung, WINDUP-Effekt"

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Walter L. schrieb:
> Kaminofenregelung, WINDUP-Effekt

Ich habe mir BORIS und Scilab besorgt...

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Wendels B. schrieb:
> Walter L. schrieb:
>> dann ist die Klappe bei 120-21,66=98,3°C
>> ganz geöffnet und bei 120+21,66=141,66 ganz geschlossen.
>
> Erscheint mir wesentlich zu scharf.
> Nebenbei: wie sieht denn die Sprungantwort aus, insbesondere der
> zeitliche Ablauf?

Dann muß aber der Ofen mit seiner Nennleistung mit Gas betrieben 
werden...

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Ich würde den Ofen des TOs gerne simulieren wollen, nur dazu muß er auch 
die Daten herausrücken.

: Bearbeitet durch User
von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Was ist die Erkenntnis aus diesem Thread? Versuche nicht mit einem Troll 
zu diskutieren.

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo Walter.

Walter L. schrieb:
> Hallo,
> Temp. Regelkreis mit P-Regler Kp=30. Kaminofen. Servo bewegt Luftklappe
> im Bereich von IN=0 KLAPPE ZU bis IN=1300 KLAPPE AUF. Sollwert in °C,
> Regelabweich. auch in °C. Damit springt das IN in den Rervo um +-30 im
> stat. Endwert, was man hört...
> Meine bisherige Lsg.: Vor dem Servo liegen 10 software. realisierte
> Schmitttrigger. Auffwand entsprechend.
>
> Frage: hat jemand eine bessere Lsg?

Du hast zwei getrennte Probleme. Zum einen Deine Temperaturregelung, die 
funktioniert, und zum anderen das Dein Stellglied hart gegen die 
Endanschläge läuft, was Du nicht willst. Meine Idee dazu wäre, beide 
Probleme zuerst einmal auch getrennt zu betrachten und zu lösen.

Du gehst also aus Deiner Temperaturregelung mit einem Ergebnis heraus 
auf einen zweiten Programmteil, der für mittige Stellungen der Klappe 
das Ergebnis einfach durchreicht, aber sobald Du in den Bereich der 
Endanschläge kommst, das Durchreichen 1) mit einem Zeitverzug machst, 
und 2) den Betrag der Verstellung stark reduzierst. Dadurch würde die 
Klappe im Bereich der Endanschläge deutlich langsamer laufen, und damit 
auch sanfter gegen die Endanschläge.

Wie Du das im Detail Soft/Firmwaremäßig umsetzt, kann man Dir kaum 
sinnvoll erzählen, solange man nicht detailiertere Kenntnisse Deiner 
Hardware hat.

Insbesondere könnte man in einem Assemblerprogramm, das zyklisch 
abläuft, beide Programmteile (wieder) miteinander Verbinden, und den 
Zeitverzug durch die Schleifenfrequenz erledigen lassen, wenn diese 
gering genug ist.

Korrigiere mich, wenn Du meinst, ich hätte Dich falsch verstanden.

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de

von Walter L. (charly2)


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Hallo Bernd,
danke für deine Anregungen.

>Korrigiere mich, wenn Du meinst, ich hätte Dich falsch verstanden

Ein Servo ist ein System, das positioniert. D. h., der Regler-Ausgang 
gibt eine Zahl an den Servo und der stellt sich in die Position und 
bleibt dort, bis er eine andere  Zahl erhält. Das Servo, das  hier 
eingesetzt ist, kann Positionen von 0 bis 180° mechanisch anfahren. Aus 
diesem Bereich ist ein Bereich von 0 bis 90° mechanisch „extrahiert“, 
weil die Zuluft-Klappe bei  0° mechanisch ganz offen ist und bei 90° 
mechanisch ganz zu ist. Das 0 bis 180°-Servo ist gewählt worden, weil 
man dann die Klappenposition nicht genau einstellen muss; man kann es in 
der Software korrigieren…
Es gibt als keine Probleme mit Anschlägen in die das Servo läuft. 
„Anschläge“ sind in der Software programmiert.
Dieses Servo wird im Beitrag 1.2.2024 9:18  in der Regel-Kreis-Struktur 
als P-Glied mit Ks=0,138 bezeichnet.Das Servo ist in seiner 
Posi.-Geschw. so schnell, dass diese Dynamik vernachlässigbar ist.

Wenn jetzt z.B. der Sollwert auf 120°C gewählt ist, und der Istwert auch 
120°C beträgt, ist die Regelabweichung NULL. Damit bekommt das Servo die 
Zahl 650 vorgegeben. Das Servo stellt daraufhin die Klappe auf 45° 
mechanisch. Der Istwert rauscht, angenommen um 120° und 121°C, dann 
springt die Ausgangsgröße des Reglers zwischen 0 und 30, was ca. 2° 
mechanisch sind. Das Servo wird also ständig sich bewegen. Dies hört man 
und die ständige Bewegung verschleißt auch die Poti-Bahn.

Und das ist das Problem.

Bei Einsatz eines PI-Reglers kann ein Totband-Glied helfen 
(->rf-messkopf hatte den Vorschlag), vorausgesetzt die Regelung hält 
sich in diesem „Totband“ auf. Ist aber nicht so. Beim Anheizen steigt 
der Istwert, erreicht ein Maximum und fällt dann wieder, weil man die 
Energiezufuhr nicht so regeln kann, wie z. B. bei eine Kochplatte. Auch 
bei eingeschalteter  Regelung gibt es keinen stationären Endwert.

Mit dem 10-Stufen-Schmitttriger funktioniert das ganz gut und dein 
Vorschlag, des langsamen Laufes des Servos, ist auch implementiert.
Die Software ist in C geschrieben, der Kontroller ist ein TMS320F28027.

VG Walter

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo Walter.

Walter L. schrieb:

> mechanisch. Der Istwert rauscht, angenommen um 120° und 121°C, dann
> springt die Ausgangsgröße des Reglers zwischen 0 und 30, was ca. 2°
> mechanisch sind. Das Servo wird also ständig sich bewegen. Dies hört man
> und die ständige Bewegung verschleißt auch die Poti-Bahn.
>
> Und das ist das Problem.

Ich sehe.

>
> Bei Einsatz eines PI-Reglers kann ein Totband-Glied helfen
> (->rf-messkopf hatte den Vorschlag), vorausgesetzt die Regelung hält
> sich in diesem „Totband“ auf. Ist aber nicht so. Beim Anheizen steigt
> der Istwert, erreicht ein Maximum und fällt dann wieder, weil man die
> Energiezufuhr nicht so regeln kann, wie z. B. bei eine Kochplatte. Auch
> bei eingeschalteter  Regelung gibt es keinen stationären Endwert.

D.h. Du musst das ganze manuell per Firmware erledigen, weil das 
Rauschen des Istwertes wirst Du nicht los.


> Mit dem 10-Stufen-Schmitttriger funktioniert das ganz gut

Ja, Du machst eine grobe Rastung, und das Teil bewegt sich dann nur noch 
bei größeren Abweichungen.

Wenn Du das einfacher per Software erledigen willst, könnte vermutlich 
der Ansatz helfen, wie oben der erste Programmteil Deine normale stetige 
Regelung, die dann auf einen zweiten Programmteil geht. Dieser reicht 
den Wert nur weiter, wenn die Differenz vom letzten Wert eine Schwelle 
überschreitet (als eine gröbere Stufung). Wenn der Wert weitergereicht 
wird, wird er als "letzter Wert" im zweiten Programmteil für die 
Differenzbildung zwischengespeichert, bis irgendwann ein anderer Wert 
der das Differenzkriterium  erfüllt weitergereicht wird, der dann neuer 
"letzter Wert" wird.

Als Kompromiss könnte ich mir auch eine Lösung vorstellen, die alle z.b. 
fünf Minuten einmal den Wert direkt ohne Differenzbildung durchreicht 
und und als "Letzten Wert" speichert, und dann für fünf Minuten wieder 
nur mit der Differenzbildung arbeitet. d.h. alle fünf Minuten wird Deine 
Klappe auf die aktuelle errechnete Position gebracht, und in der 
Zwischenzeit nur bei mehr oder weniger groben Abweichungen.
Alternativ startest Du beim Durchreichen des Wertes einen 
dekrementierenden Zähler, und Verringerst bei der Differenzbildung die 
Schwelle, bei der der Wert weitergegeben wird mit abnehmendem 
Zählerstand. Der Zähler zählt dabei entweder die Schleifendurchläufe der 
Differenzbildung oder einfach nur die Zeit.

Wenn Dein Hauptproblem sein sollte, dass Dein Soll zu Istwert Vergleich 
direkt im Servo gemacht wird, und darum jeder vorgegebene Sollwert zu 
dem Schwanken führt, bliebe nur die Möglichkeit, den Servo über ein 
Relais oder einen Transistor komplett abzuschalten, wenn die Abweichung 
nicht so gro0 ist, dass Du nachstellen möchtest. Schaltkriterium für das 
Relais könnte oben erwähnte Differenzbildung sein, aber das Relais 
sollte dann solange aktiviert bleiben, dass der Servo seine Sollposition 
auch sicher erreicht.


> Die Software ist in C geschrieben, der Kontroller ist ein TMS320F28027.

Von C habe ich keine Ahnung. Es gibt zwar Lehrbücher, aber das konkret 
verwendete C dass ich sehe, sieht immer so komlett fremd aus, wegen der 
ganzen Abgekürzten- oder Sonderschreibweisen oder den verwendeten sehr 
individuellen Bibliotheken, dass ich immer verwirrt bin. Früher habe ich 
mal Microcontroller in Assembler programmiert.

Korrigiere mich, wenn Du meinst, ich hätte Dich falsch verstanden.

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de

: Bearbeitet durch User
von Walter L. (charly2)


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Hallo Bernd,

alles richtig verstanden.

>D.h. Du musst das ganze manuell per Firmware erledigen, weil das
>Rauschen des Istwertes wirst Du nicht los.

Ja, das Rauschen des ADC's ist immer das  Grundproblem, das Togglen um 
meistens mehrere Bits.

>Ja, Du machst eine grobe Rastung, und das Teil bewegt sich dann nur noch
>bei größeren Abweichungen.

Richtig. Offensichtlich ist das die richtige Lsg./Vorgehensweise.

VG Walter

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