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Thema: Sehr träge Temperaturregelung

  1. #21
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    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.

  2. #22
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    Zitat Zitat von Unregistrierter gast Beitrag anzeigen
    Nette Idee, funktioniert aber nur, wenn die Störgrößen immer gleich sind.
    Z.B. die Außentemperatur wird doch einen entscheidenden Einfluss haben...
    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

  3. #23
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    Zitat Zitat von Hartmut Lux Beitrag anzeigen
    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.
    @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

  4. #24
    Avatar von Onkel Dagobert
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    Hallo locke,

    Zitat Zitat von kpeter Beitrag anzeigen
    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
    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
    Geändert von Onkel Dagobert (09.12.2006 um 13:45 Uhr)
    Es gibt viel mehr Leute, die freiwillig aufgeben, als solche, die echt scheitern.
    Henry Ford

  5. #25
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    Hallo Onkel Dagobert,

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

    Gruss

    Kiestumpe
    Zitieren Zitieren was steckt dahinter?  

  6. #26
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    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.

  7. #27
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    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)
    __
    Mit freundlichem Gruß Peter

    ...Wir sind Alle Zeitreisende. Die überwiegende Mehrzahl schafft allerdings täglich nur einen Tag.... (Jasper Fforde: "In einem andern Buch")

  8. #28
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    Zitat Zitat von PeterEF Beitrag anzeigen

    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)
    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?

  9. #29
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    Hallo,

    Zitat Zitat von Onkel Dagobert Beitrag anzeigen
    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.
    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.
    __
    Mit freundlichem Gruß Peter

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  10. #30
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    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/fil..._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

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