Sehr träge Temperaturregelung

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren
Da dein System sehr träge reagiert und von sich aus integrierend wirkt, würde ich Dir raten auf den Integrierenden Anteil zu verzichten.
Da ein Zweipunktregler einem P-Regler mit unendlicher Verstärkung entspricht und immer schwingen wird, wäre es eher ratsam einen nackten P-Regler (PWM-Moduliert) einzusetzen dessen Verstärkung relativ hoch eingestellt werden kann (bis kurz vor die Stabilitätsgrenze, je höher desto geringer die bleibende Abweichung, darf nur nicht schwingen).

Den Tipp "immer gut umrühren" solltest Du beherzigen.
 
Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren
Hartmut Lux schrieb:
Da dein System sehr träge reagiert und von sich aus integrierend wirkt, würde ich Dir raten auf den Integrierenden Anteil zu verzichten.
Da ein Zweipunktregler einem P-Regler mit unendlicher Verstärkung entspricht und immer schwingen wird, wäre es eher ratsam einen nackten P-Regler (PWM-Moduliert) einzusetzen dessen Verstärkung relativ hoch eingestellt werden kann (bis kurz vor die Stabilitätsgrenze, je höher desto geringer die bleibende Abweichung, darf nur nicht schwingen).

Den Tipp "immer gut umrühren" solltest Du beherzigen.
Zum Vergrößern anklicken....

@Onkel Dagobert
hmm- das ganze klingt so nach ner Biomasse-Anlage ?

@Hartmut Lux
An diese Lösung habe ich auch gedacht, halte sie aber bei dies Größe des Beckens für übertrieben. Ausserdem das Regelverhalten der Strecke dadurch langsamer. Total schwingfrei bekommst du die Sache mit einem reinen P-PWM Regler auch nicht. Lass einmal ne kleine Störung auf deine Temperaturfühlerleitung drauf kommen und aus isses mit der Stabilität.
Der 2-Punkt-Regler filtert da wenigstens ein bisschen raus.

Dennoch, ich hab den P-PWM Regler mal bei ner Doppelmantesterilisation angewendet, die mit Dampf betrieben wird und mal 50 Liter andersmal 1500l in nem Kessel erwärmen soll.
Da hat das Prinzip gut funktioniert, war aber bis auf 0,5°C auch von der Genauigkeit vollkommen in ordnung.

Gruss

Kiestumpe

P.S. werde demnächst mal erklären was der Nick heisst
 
Hallo locke,

kpeter schrieb:
nein funktioniert auch wenn die störgrösse unterschiedlich ist dauert nur etwas länger.
deshalb wird ja nach einer gewissen zeit noch mal um 10% oder auch mehr nachgegeben
Zum Vergrößern anklicken....
Ich kann mir nicht vorstellen, die Regelung nach diesem Prinzip in den Griff zu bekommen. Vor allem wird es damit nicht gerade einfacher, oder verstehe ich es nur nicht richtig?

@Hartmut
Die Idee mit dem P-Regler ist nicht schlecht. Ich habe inzwischen bereits schon etwas darüber nachgedacht. Eine eine hohe Verstärkung dachte ich ohnehin. Selbst wenn die Regelung schwingt wird es niemand merken, da sich selbst dann die Temperatur des Mediums nicht merklich verändern würde. Einem Regelungstechniker krempeln sich dabei natürlich die Fussnägel hoch. Ich habe mal eine Raumtemperaturregelung mit PID-Regler und thermischen Ventilen gesehen. Dort wurde der Regler so eingestellt dass er stark schwingt. Das Ventil wurde bei 100% ein- und bei 0% ausgeschaltet. Regelungstechnisch eine Katastrophe, aber es funktioniert letztenendes, da die Kapazität des Raumes die Schwingung dämpft. Man hätte denselben Effekt mit einer Zweipunktregelung gehabt. Wahrscheinlich war das dem Programmierer zu simpel. Ich hättes das wahrscheinlich mit PI-PWM geregelt.

Ich lasse es nicht schwingen, es sei denn kontrolliert mit einen Zweipunktregler. Mal sehen, ganz ohne Probieren wird es wohl nicht gehen. In den nächsten Wochen und Monaten wird es sich zeigen.


Gruß, Onkel
 
Zuletzt bearbeitet:
was steckt dahinter?

Hallo Onkel Dagobert,

ist das Projekt so streng geheim, oder dürfen wir erfahren, was da beheizt wird ?

Gruss

Kiestumpe
 
Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren
Also,

ich würde weder P/PI/PID noch Zweitpunktregler nehmen,
sondern neben der Wassertemperatur auch die Umgebungstemperatur messen. Dann ist das Ganze nämlich ein "Zustandsregler".
Siehe Literatur.

Nur das dumme ist wahrscheinlich, dass Du die Umgebungstemperatur,
als zweite Stellgrösse neben P-zugeführt nicht beeinflussen kannst.
Du kannst die Umgebungstemperatur aber messen.

Theoretisch brauchst Du nach der Ausregelzeit nur soviel Leistung
zuführen, wie wieder verloren geht. Das ist abhängig von T-umgebung.

Ich würde die Heizung z.B. in Intervallen von sagen wir mal ca. 10 Minuten ein/aus-schalten. Dabei musst Du berechnen, wie lange die Heizung ein- und wie lange aus-geschaltet bleibt.

2 Einflussgrössen: Pzugefürt - Pabgeführt

c = Wärmekapazität von Wasser Grad/kWH
-> in Tabelle nachschlagen
-> ist also bekannt
c2 = Koeffizient für Abkühlung
-> kann gemessen werden (Aufheizung oder Abkühlung messen)
-> ist also bekannt
Pzu = Zugeführte Leistung (kW)
Pab = Abgeführte Leistung (kW)

Twasser = Integral über (c*Pzu - c2*c*(Twasser - Tumgebung) ) * dt

Anstatt Integral, kannst Du auch eine Summe machen:
Twasser = Summe(c*Pzu - c2*c*(Twasser - Tumgebung)*deltaT)

Sieh mal in einem Regelungstechnik-Buch unter Zustandsregelung nach.
 
Hallo,

mal abgesehen davon, dass ein Zustandsregler hier nun wirklich Overkill wäre:

1. Deine Formel stimmt so nicht:

Code: 
2 Einflussgrössen: Pzugefürt - Pabgeführt
 
c = Wärmekapazität von Wasser Grad/kWH 
-> in Tabelle nachschlagen
-> ist also bekannt
c2 = Koeffizient für Abkühlung
-> kann gemessen werden (Aufheizung oder Abkühlung messen)
-> ist also bekannt
Pzu = Zugeführte Leistung (kW)
Pab = Abgeführte Leistung (kW)
 
Twasser = Integral über (c*Pzu - c2*c*(Twasser - Tumgebung) ) * dt

2. Fehlt eine wesentliche Einflussgröße: die Energiemenge, welche zur Erwärmung des zugeführten Wassers benötigt wird (wofür noch zwei Sensoren notwendig wären: Temperatur und Durchfluss, wenn wir mal vereinfachend davon ausgehen, dass Q_zu == Q_ab)
 
PeterEF schrieb:
2. Fehlt eine wesentliche Einflussgröße: die Energiemenge, welche zur Erwärmung des zugeführten Wassers benötigt wird (wofür noch zwei Sensoren notwendig wären: Temperatur und Durchfluss, wenn wir mal vereinfachend davon ausgehen, dass Q_zu == Q_ab)
Zum Vergrößern anklicken....
Ist das nicht in Pzu schon drinn ?
Es wird ja kein warmes Wasser zugepumpt sondern mittels Heizstäbe erhitzt, oder hab ich da was falsch verstanden?
 
Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren
Hallo,

Onkel Dagobert schrieb:
Störgrößen sind bekannt. Zum einen ist es die Wärmeabgabe an die Umwelt, dann die unregelmäßige Zugabe und Entnahme des Mediums und die Umwälzung des Inhalts durch Rührwerke. Alle Störgrößen werden nicht erfasst und müssen vom Regler ausgeregelt werden, egal ob Zweipunkt- oder PI-Regler.
Zum Vergrößern anklicken....

Ich versteh das so:
P_zu ist das was über die Heizung zugeführt wird. Unabhängig davon kommt noch Flüssigkeit hinein - welcher Temperatur ist nicht wichtig: ist's zu warm, muß weniger geheizt werden, wenn zu kalt muß halt mehr geheizt werden - das ist Sache des Reglers. Gleichzeitig wird was entnommen, wodurch dem Behälter Wärmeenergie entzogen wird.
 
Es ist gut möglich, dass mein oben genanntes Modell noch nicht ausreichend ist.

Aber, man wird nicht um ein mathematisches Modell herum kommen.
Das Modell sollte möglichst viele Einflussfaktoren berücksichtigen,
von denen viele ja vielleicht messbar sind.

Wenn man dann ein mathematisches Modell hat,
kann man es nach den Regeln der Regelungstechnik optimieren oder simulieren.
(Stabilitätskriterien, Optimierung...)

Ein System muss "beobachtbar" und "steuerbar" sein, um es regeln zu könnnen !

Ich verstehe nicht, was an einem Zustandsregler soooo kompliziert sein soll.
Man hat doch wohl eine programmierbare Steuerung, die die Zustandsgleichung,
in Realzeit berechnen kann.

x' = A*x + B*u
y = C*x + D*y

Mit:
x = Zustandsvektor -> messen
u = Einflussfaktoren -> teilweise messbar, teilweise von Regler ausgegeben
A = Systemmatrix -> aus mathematischen Modell
B = Stellmatrix -> aus mathematischen Modell
C = Ausgangsmatrix -> aus mathematischen Modell
D = Durchschaltmatrix -> aus mathematischen Modell

http://elearning.zhwin.ch/moodle/file.php/283/Vorlesungen/RT3_2006_Th01.pdf

Das Ganze lässt sich mit Simulationswerkzeugen berechnen und optimieren.
Die Lösung ist einfach zu Implementieren.
Einfach die oben gezeigte Matrizengleichung online berechnen.

Gruss:
Ein Theoretiker mit Praxiserfahrung
 
Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren
pvbrowser schrieb:
Es ist gut möglich, dass mein oben genanntes Modell noch nicht ausreichend ist.
Zum Vergrößern anklicken....
Das ist es definitv nicht. Die Masse ist nicht berücksichtig, ebenso sind die Temperaturverluste nicht linear.

pvbrowser schrieb:
Aber, man wird nicht um ein mathematisches Modell herum kommen.
Das Modell sollte möglichst viele Einflussfaktoren berücksichtigen,
von denen viele ja vielleicht messbar sind.
Zum Vergrößern anklicken....
Das macht nur dann Sinn, wenn es tatsächlich weiter hilft, was hier nicht zutrifft.
Frage : Wieviele Anlage hast du schon in Betrieb genommen ?


pvbrowser schrieb:
Wenn man dann ein mathematisches Modell hat,
kann man es nach den Regeln der Regelungstechnik optimieren oder simulieren.
(Stabilitätskriterien, Optimierung...)

Ein System muss "beobachtbar" und "steuerbar" sein, um es regeln zu könnnen !

Ich verstehe nicht, was an einem Zustandsregler soooo kompliziert sein soll.
Man hat doch wohl eine programmierbare Steuerung, die die Zustandsgleichung,
in Realzeit berechnen kann.

x' = A*x + B*u
y = C*x + D*y

Mit:
x = Zustandsvektor -> messen
u = Einflussfaktoren -> teilweise messbar, teilweise von Regler ausgegeben
A = Systemmatrix -> aus mathematischen Modell
B = Stellmatrix -> aus mathematischen Modell
C = Ausgangsmatrix -> aus mathematischen Modell
D = Durchschaltmatrix -> aus mathematischen Modell
Zum Vergrößern anklicken....

Das gilt leider nur für LZI-Systeme. Und während du deine Martizen für das System ausmisst (und das ist schon ein Problem an sich) hat Onkel Dagobert hoffentlich schon die Anlage in Betrieb gesetzt und die Rechnung gestellt bzw. bezahlt bekommen ;-)

Also, versteh es nicht falsch - nix gegen die theoretischen Überlegungen,
aber ich halte den Ansatz auch für ne ABM-Massnahme.
 
Kanone und Spatz

Hallo,

der Kollege kiestumpe hat eigentlich schon alles gesagt: für diese "simple" Aufgabe (1x Zufluß, 1xAbfluß, 1xSpeicher, 1xHeizung) ist eine Zustandsregelung wie eine Kanone für das Spätzchen.

Es gibt Systeme, die ohne sowas nicht beherrschbar sind - Mehrgrößensysteme mit vielen Ein- und Ausgängen und nicht meßtechnisch erfaßbaren Zuständen, für die dann Zustandsbeobachter sinnvoll sind, dazu gehören Walzstraßen sicher.

hier aber:
-zusätzliche Meßtechnik (mehr Investition nötig, mehr Betriebskosten, mehr Ausfallzeiten,..)
-SPS mit erhöhter Rechenleistung wird fällig (Gleitkommaverarbeitung)
-Matlab/Simulink u.ä. Tools der x-Tausend-Euro-Klasse für Simulation und Optmierung sind nicht gerade weit verbreitet beim typischen Automatisierer, noch weniger das Personal, diese auch effektiv zu bedienen
-was passiert, wenn die Regelstrecke sich mit der Zeit ändert (Bioreaktor: Heizung wächst zu, Wärmeübergangswiderstand der Wände ändert sich durch Bewuchs usw. usf.) -> statt mal kurz die Verstärkung etwas anzuheben (was fast jeder Instandhalter beherrscht?) werden x Ing.-Stunden zur Adaption der Parameter des Modells fällig
....
Die Liste ließe sich noch lang fortsetzen.

Ich bin auch manchmal frustig, das alle diese tollen Regler bei 90% der Kunden aber auch so gar nicht gefragt sind:( , aber verstehen kann ich das.
 
Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren
P-Regler mit Störwertaufschaltung

Hartmut Lux schrieb:
Da dein System sehr träge reagiert und von sich aus integrierend wirkt, würde ich Dir raten auf den Integrierenden Anteil zu verzichten.
Zum Vergrößern anklicken....
@Onkel
Das wäre einen Versuch wert: P-Regler mit sehr,sehr hoher Verstärkung. Dann gehört zu jeder Mediumstemperatur im Arbeitsbereich eine entsprechende Heizleistung. Eventl. läßt sich die Umgebungstemperatur als Störwert mit aufschalten, das würde den Arbeitsbereich noch etwas verschieben und die Regelabweichung verkleinern. Die bleibende Regelabweichung des P-Reglers ist bei entsprechender Verstärkung aber kein wirkliches Problem. Um das Schwingen des Regelkreises würde ich mir bei diesem Zeitverhalten überhaupt keine Gedanken machen.
 
Zuletzt bearbeitet:
Hi,
hab mit Regelung zwar noch nicht wirklich was zu tun gehabt.

Aber über 44° kann die Brühe doch ohne Heizung nie haben?
(Kühlung gibts ja auch keine, denk ich)

Ob es da wirklich ein Regler sein muss,oder ob man sowas nicht hart
Programmiert?

Wenn zb. Temp. < 43,956° (43,956° entspricht 44°-2x0.022° Auflösung der AI)
dann Aufheizen bis 44°.
Ob dann wirklich auf 44,1° überschwungen wird, wird sich zeigen wenn nicht iss gut.

Evtl. noch die Aussentemp. (Abkühlung Winter/Sommer) berücksichtigen und die Einschalttemp. im WInter bei zb. 43,978 einschalten lassen.

Falls meine Überlegung wirklich doch so abwegig ist, OK einfach nicht drauf antworten :ROFLMAO:

Bin nämlich schon in Weihnachtsfeierstimmung (und hab vorgeglüht :ROFLMAO: )

Gruss Andy
 
Hallo Leute,

ich war in den letzten Tagen aufgrund einer Inbetriebnahme (eine ganz andere Anlage) nicht online. Danke für die vielfältigen konstruktiven Vorschläge, welche inzwischen dargelegt und diskutiert wurden. Ich sehe der Sache jetzt ganz gelassen entgegen. Eins steht jedoch fest, eine Wissenschaft mit aufwändigen Simulationen, Berechnungen und Untersuchungen muss es ganz sicher nicht werden. Selbst eine Berücksichtigung von Störgrößen ist aufgrund des Verhältnisses von Wärmespeicher zur Heizleistung so gut wie wirkungslos. Wahrscheinlich wird es mit einem Zweipunktregler sehr einfach und zur Zufriedenheit des Auftraggebers zu lösen sein. Meine ursprünglichen Bedenken bezogen sich auf die Realisierung mit einem PID-Regler.

Der derzeitige Stand ist:
- die Solltemperatur ist noch immer nicht erreicht;
- PI-Regler ist noch immer aktiv (da ohnehin schon programmiert);

Zusätzlich habe ich einen Zweipunktregler im Programm, der auf denselben Sollwert regelt. Er begrenzt quasi die Regelabweichung nach oben und unten entsprechend der Hysterese. Ob bei Erreichen der Solltemperatur der PI-Regler die Führung übernimmt, wird sich zeigen. Zudem übernimmt der Zweipunktregler die Regelung bei Neustart der Steuerung bzw. bei Initialisierung des PI-Reglers.

Wo liegt der Unterschied zwischen einem P-Regler mit sehr, sehr hoher Verstärkung und einer Zweipunktregelung? Ich glaube, weiter oben wurde diese Frage schon beantwortet.


Gruß, Onkel
 
ich denke ein AN AUS reicht für dieses Projekt ...für ne PID Reglung sind die Störgrößen zu klein .. seis wenn die Wände zuwachsen ... die temperatur ist ja dann nicht gleich 0 ...

Mann kann es auch zu extrem treiben.

gruß

Ray
 

Similar threads

C
Temperaturregelung Wassertank
Antworten
8
Aufrufe
7K
thomass5
thomass5
Zurück
Oben