[slog 0]

Не вижу смысла ограничивать скорость или делать много зон с разными коэффициентами. Мне кажется достаточно греть на полной мощнеости пока не попадём в зону регулировки. А вот потом уже можно и ПИДом регулировать.

[_Pasha 0]

Мне кажется достаточно греть на полной мощнеости пока не попадём в зону регулировки.

Это справедливо только в случае, если достаточно мала инерционность, и в системе достаточно интенсивный теплообмен с окружающей средой.

[Tanya 4]

Это справедливо только в случае, если достаточно мала инерционность, и в системе достаточно интенсивный теплообмен с окружающей средой.

Что вы называете малой инерционностью и интенсивным теплообменом?

По сравнению с чем?

Вот Вам пример для размышления...

Берем тонкую-тонкую проволочку. Помещаем ее в ведро с водой...теплоизолированное... Температуру проволоки измеряем по ее сопротивлению...

1. Пропускаем маленький ток... такой маленький, что проволочка сразу не нагревается (на грани нашей чувствительности)... Теперь будем долго-долго наблюдать нагревание ведра воды...может год...

2. Даем побольше. Проволочка сразу нагрелась на 5 градусов, потом медленно прогревается... может день..

3. Пропускаем средний ток. Температура проволочки - 105 градусов... через одну микросекунду, секунду, час...

4. Пропускаем большой ток... Проволочка сгорела...

Вопросы.

Тут разная инерционность? Разный теплообмен? Разные постоянные времени?

[_Pasha 0]

Вот Вам пример для размышления...

Спасибо, хороший пример.

Значит, я неправильно выразился. Попытка номер 2.

греть на полной мощнеости пока не попадём в зону регулировки.

2sloq:

Как Вы сможете гарантировать,

а) что при попадании в зону регулировки у Вас не будет перегрева объекта регулирования за счет накопленного тепла,

б) что ширина зоны регулирования, при которой обеспечивается соблюдение условия а), приемлима для обеспечения точности. ?

[slog 0]

Как Вы сможете гарантировать,

а) что при попадании в зону регулировки у Вас не будет перегрева объекта регулирования за счет накопленного тепла,

б) что ширина зоны регулирования, при которой обеспечивается соблюдение условия а), приемлима для обеспечения точности. ?

А-а-а так вот это самое интересное. Предположим что параметры обьекта заранее точно не известны. Ведь теплоёмкость и инерционность печки зависит от массы и теплоёмкости загруженного в неё добра. Но прикинуть примерно то можно. Начинаем греть на 100% мощности и меряем время которое прошло с момента включения нагревателя до момента начала нагрева обьекта. Кроме того нас интересует скорость с какой нагревается обьект, т.е. увеличение температуры за единицу времени, вообщем производная dT/dt. Ну а дальше из этого уже можно делать кое-какие выводы, думать надо.

[Alex128 0]

Задача нагреть с максимальной скоростью, но перегреть никак нельзя.

Значит у Вас очень ответственный и особенный термостат(?), в таком случае действительно придется применить специальную процедуру быстрого разогрева и подхода к области регулирования. Просто обычно именно нагреватели не очень ответственны и точны.

 

Но это уже не универсальный метод. Например мне при стабилизации скорости вращения большущего ( :) )и ответственнейшего( :) ) судового дизель-генератора приходилось снимать характеристику процесса его начальной раскрутки после запуска и чисто таблично управлять подводя обороты к уставке после старта, а затем действительно включать автоматическое регулирование, но это уже не система автоматического регулирования, а автоматизированная система управления, также как в случае с АСУ ТП котлоагрегата, такого рода сложные объекты, естественно, не могут быть описаны простыми зависимостями АР.

 

Но дело тут не в ограниченном диапазоне регулирования, т.к. по определению он должен покрываться весь, к примеру, нас окружают тысячи маленьких системок автоматического регулирования в виде разнообразнейших стабилизаторов напряжения у которых диапазоны изменения нагрузки исчисляются порядками (от отсутствия нагрузки до ее максимального значения) и ничего все справляются. Дело в сложности внутренней структуры объекта управления проявляющейся в сложности внешнего проявления его поведения и соответственно в сложности управления (еще ядерные реакторы можно вспомнить с их особенными режимами, например, выхода на рабочий режим и вывода из работы).

 

Коль скоро Ваш нагреватель столь требователен, то изучите его, характеристики его инерционности и "подводите" к области регулирования так как хочется с учетом возможной необходимости (?) различных уставок.

 

Если же недопустимо именно перерегулирование в начальный момент, то обычно используют плавное нарастание уставки регулятора, т.е. регулятор регулирует, но то что он стремится поддержать (уставка) плавно подводится к целевой уставке, но это, естественно, долго. Опять же стабилизаторы БП пользуются такой методой, но это уже надстройка над чисто регулятором, неважно какой он природы дискретной или аналоговой. Такой метод обеспечивет хорошую скорость реакции, отклик в процессе работы при отсутствии перерегулирования в момент включения. Иначе можно просто "завалить" реакцию регулятора, он не будет перерегулировать на старте (вне зависимости от инерционности объекта, все определяется коэффициентами), но и реакция у такого регулятора будет медленной.

[_Pasha 0]

А-а-а так вот это самое интересное.

Про вакуумную печь вот тут

обсуждалось

Сделать по-людски, как предлагали, с контролем температуры нагрева, не представлялось возможным. Решил зонами:

1) необязательный нагрев до 50% уставки (печка холодная),

2) нагрев на 1 градус и измерение времени вкл. нагревателя

3) регистрация параметров заброса

4) Формирование выходного воздействия с учетом 2 и 3

5) Ожидание, когда температура достигнет уставки

6) Ожидание, когда температура упадет на 1 градус ниже уставки

7) переход к п.4

Где-то так. Параметры может и не ахти какие, но перегрев не больше 5 градусов, заказчика устраивает.

[Tanya 4]

А-а-а так вот это самое интересное. Предположим что параметры обьекта заранее точно не известны. Ведь теплоёмкость и инерционность печки зависит от массы и теплоёмкости загруженного в неё добра. Но прикинуть примерно то можно. Начинаем греть на 100% мощности и меряем время которое прошло с момента включения нагревателя до момента начала нагрева обьекта. Кроме того нас интересует скорость с какой нагревается обьект, т.е. увеличение температуры за единицу времени, вообщем производная dT/dt. Ну а дальше из этого уже можно делать кое-какие выводы, думать надо.

Вы уже на верном пути... к истине... Только надо бы еще в Вашем случае тщательно следить за реальной мощностью нагревателя (интегрировать ее), а она зависит от напряжения сети (квадратично), сопротивления нагревателя... и теплоотдачей(внутренняя-внешняя температура)... еще теплоемкость...

Не знаю. что за печь там у Вас... Если маленькая, то ее теплоемкость, скорее всего больше теплоемкости содержимого... В любом случае, суммарную теплоемкость можно узнать заранее...

Все правильно учтете - получите точность порядка тысячной градуса...

[galjoen 0]

Замечу, что все здесь почему-то считают, что в природе бывают только 3 звена (САУ университетский курс): 1 Пропорциональное. 2 Интегральное. 3 Дифференциальное. И из этих предпосылок рассчитывают регулятор. Конечно такой рассчёт совершенно не сложен. И он отлично проработан в САУ (3й..4й курс). Видимо все учились по одним учебникам. И в университетах, к сожалению, занимаются тем, что одни люди учат других сдавать экзамены. И все пытаются описать объект регулирования именно вышеописанными звеньями. Как-будто делают курсач. Но жизнь сложнее. Кроме вышеназванных звенье есть другие, которые в университетах не проходят, или проходят в ознакомительном режиме. Пример: чистая задержка. Никаким из трёх звеньев её описать невозможно (и соответственно скомпенсировать). А в нагревателях она присутствует обязательно. Пример: один конец гвоздя (жала паяльника) нагрет докрасна, а второй имеет комнатную температуру. Тепло просто ещё не дошло от одного конца до другого. Ещё лучший пример задержки - жидкостное охлаждение/нагревание. В одном конце трубы (там стоит нагреватель) течёт горячая вода, а в другом (там стоит датчик температуры) совершенно холодная (ещё не дотекла). Или по краям трубы вода холодная, а в середине горячая. Вы представляете как в таких условиях будет работать ПИД регулятор? Насколько придётся искусственно зарезать его быстродействие, чтобы получить приемлемый уровень автоколебаний!

А насчёт интегратора - конечно нужно его ограничивать. И уровень этого ограничения находится очень просто. Необходимо чтобы одна только интегральная составляющая могла включить нагреватель/охладитель на полную мощность. Больше интегрировать смысла нет. Дальше от интегратора будет только вред.

[an_ga 0]

Разрешите вставить свои пять копеек, т.к. регуляторами температуры приходится заниматься регулярно.

Любой регулятор нужно настраивать. Настройка сводится с подбору коэффициентов пропорционального, интегрального и дифференциального звена. В общем виде:

 

P=Kп*X+Kи*SUMMA(X)+Kд*(dX/dT),

где:

X-разность между установленной и измеренной температурой;

P-значение выходной мощности;

SUMMA(X)-сумма значений X;

(dX/dT)-разность между значениями X от измерения к измерению;

Kп,Kи,Kд-кэффициенты пропорционального, интегрального и дифференциального звена.

 

Если объект инерционный (время реакции на воздействие от 1 сек. и больше, приблизительно конечно), то дифференциальное звено погоды делать не будет. Диф. звено используется в динамичных объектах и позволяет резко поддавать мощи или также резко убирать.

 

Можно сделать только проп. регулятор, но там всегда будет иметься отклонение от уст. температуры (статизм). С интегратором этого нет, т.к. в установившемся режиме X болтается около ноля.

 

Часто алгоритм регулятора включают в каком-то диапазоне от уст. величины, чтобы небыло различных залетов интегратора и т.п. Есть алгоритмы самонастройки регуляторов. Книг по этой теме миллион.

Иногда такие объекты попадаются, что мозги вскипают. А с появлением микропроцессоров сколько разработчиков - столько и решений. :)

[Леонид Иванович 0]

Удобно пользоваться дифференциальной формой записи ПИД-регулятора. Тогда проблема ограничения значения интегрального звена отпадает, нужно ограничивать лишь выход регулятора.

 

Out[n] = Out[n-1]+Kp*(e[n]-e[n-1])+Ki*T*e[n]+(Kd/T)*(e[n] - 2*e[n-1]+e[n-2]), где

 

Kp, Ki, Kd - коэффициенты, T - период дискретизации, e - ошибка (разница между установленным и реальным значением регулируемого параметра: e=Xo-x).

 

Еще можно вынести уставку из-под пропорционального и дифференциального звена:

 

Out[n] = Out[n-1]+Kp*(x[n]-x[n-1])+Ki*T*(Xo-x[n])+(Kd/T)*(x[n] - 2*x[n-1]+x[n-2])

 

В этом случае не будет выбросов при изменении уставки.

[Alex128 0]

Замечу, что все здесь почему-то считают, что в природе бывают только 3 звена

Дык, Вы свое "звено" предложите, опишите, мы, все и станем его с удовольствием использовать, а нвзывавть его станем Г-звено, от "galjoen", а то все дурачье, не знают что там galjoen на 5,6,7...и прочих бестужевских курсах прошел.

[ucMike 0]

Удобно пользоваться дифференциальной формой записи ПИД-регулятора.

 

Возможно не совсем по теме.

А здесь и безударный переход с ручного на автомат проще реализовать: e=0 и все

Используя, P=Kп*X+Kи*SUMMA(X)+Kд*(dX/dT), приходилось вычислять начальное значение интегратора при переходе "ручной-автомат".

[Tanya 4]

Возможно не совсем по теме.

А здесь и безударный переход с ручного на автомат проще реализовать: e=0 и все

Используя, P=Kп*X+Kи*SUMMA(X)+Kд*(dX/dT), приходилось вычислять начальное значение интегратора при переходе "ручной-автомат".

Представьте себе переменный резистор (потенциометр). К одному концу подключен сигнал от автомата, к другому - от ручного управления. Медленно сдвигаем движок в сторону автомата... можно даже руками..

[galjoen 0]

Дык, Вы свое "звено" предложите, опишите, мы, все и станем его с удовольствием использовать, а нвзывавть его станем Г-звено, от "galjoen", а то все дурачье, не знают что там galjoen на 5,6,7...и прочих бестужевских курсах прошел.

Просто удивительно, что мой пост вызвал такую реакцию.

Я имел ввиду следующее:

1. ПИД регулятор предполагает, что объект управления с достаточной точностью описывается П. И. Д. звеньями.

2. Не все реальные объёкты можно представить в виде вышеуказанных звеньев с достаточной точностью.

3. Применение ПИД регулятора для управления таким объектом не позволит добится достаточного качества регулирования.

4. Неверно представление о том, что ПИД регулятор это "лекарство от всех болезней, нужно только его правильно настроить".

5. Прежде чем делать регулятор нужно понять чем является объект управления. Желательно попытаться построить его математическую модель.

А-а-а так вот это самое интересное. Предположим что параметры обьекта заранее точно не известны. Ведь теплоёмкость и инерционность печки зависит от массы и теплоёмкости загруженного в неё добра. Но прикинуть примерно то можно. Начинаем греть на 100% мощности и меряем время которое прошло с момента включения нагревателя до момента начала нагрева обьекта. Кроме того нас интересует скорость с какой нагревается обьект, т.е. увеличение температуры за единицу времени, вообщем производная dT/dt. Ну а дальше из этого уже можно делать кое-какие выводы, думать надо.

Вот пример правильного подхода.

Ещё лучше построить математическую модель пустой печки. Тогда по отличию реального процесса нагрева от того, что происходит в модели можно будет узнать сколько тепла понадобилось дополнительно. И даже понять куда уходит тепло - в железяку, засунутую в печь, или через неплотно закрытую дверцу в окружающую среду. Если в железяку, то можно оценить её теплоёмкость и скорректировать регулятор.

На таком принципе (использование мат. модели) я сделал систему в которой измеряется кол-во тепла, ушедшего на нагрев объекта, а не самого нагревателя. Там именно это было значимым.