Autor Thema: Probleme mit PID-Regler  (Gelesen 24777 mal)

Bimbo

  • Gast
Re: Probleme mit PID-Regler
« Antwort #30 am: März 02, 2009, 12:52:43 Nachmittag »
Ja, bitte!  :P  :-*  :'(

Offline boppel

  • Full Member
  • ***
  • Beiträge: 192
  • Zwei mal Halbwissen ist noch kein Vollwissen.
Re: Probleme mit PID-Regler
« Antwort #31 am: März 02, 2009, 14:00:08 Nachmittag »
Hallo Epoxy,

Zitat
Ich dachte ein  PID Regler  ahnt  quasi voraus, wie gross die  Zeit für den PW-Ausgang sein muss, um den Fehler zu korrigieren.

Nein, kann er nicht (hat schließlich keine Kristallkugel)  ;)
Ein PID-Regler kann nur auf Ereignisse reagieren, die bereits eingetreten und gemessen wurden! Eine Vorhersage von Störungen ist meines Wissens noch nicht möglich.
Daß der D-Anteil auch teilweise als "Vorhaltezeit" angegeben wird, liegt daran, daß der D-Anteil auf die Geschwindigkeit der Istwertänderung reagiert. Quasi bei schneller Änderung des Istwertes davon ausgegangen wird, daß auch eine starke Störung vorliegen muß und der Regler daher "Vorsorglich" mal kräftig dieser Störung entgegenwirkt.

-------------

Prinzipiell aber mal: Der I-Anteil im PID-Regler soll dauerhafte Regelabweichungen (im stationären, also ungestörten Betrieb) vermeiden. Da Du mit Motoren ein Stellglied ansteuerst, ist dieser I-Anteil bereits in Deiner Regelstrecke enthalten!!! Denn so lange der Sollwert nicht erreicht ist, wird ein reiner P-Regler einen der Stellmotoren so lange ansteuern, bis endlich der Sollwert erreicht ist!
Das heißt: über einen Parameter für den I-Anteil (bzw. Nachstellzeit) mußt Du Dir absolut keine Gedanken machen, da dieser entfällt!!!

Ein D-Anteil macht bei einem derart trägen System normalerweise keinen Sinn und verkompliziert das Ganze nur. Mit einem D-Anteil handelt man sich meistens eine starke Schwingneigung des Gesamtsystems ein -> also meine unbedingte Empfehlung: weglassen! (Und schon wieder ein Parameter weniger  ;D).

Damit bestätige ich Jürgens Aussage:
Zitat
bei deiner trägen Anwendung ist ein PID-Regler so sinnvoll wie ein Schweizer Uhrwerk um Tage zu zählen.

Und hoffe, daß Du Dir die Meinung von zwei Mitgliedern in diesem Forum zu Herzen nimmst.

Jetzt zu der Frage: P-Regler oder Analogwertvergleicher

Beim Analogwertvergleicher besteht die Gefahr, daß der Stellmotor über's Ziel hinausschießt und anschließend ständig um den Sollwert herum"gestellt" wird. Die Stellgeschwindigkeit ist dabei immer gleich.

Der P-Regler wird dagegen versuchen, den Sollwert so schnell wie möglich zu erreichen, wobei gegen Ende des Stellvorgangs der Sollwert langsamer angefahren wird. Evtl. ist es sinnvoll, daß die Stellmotoren erst dann eingeschaltet werden, wenn der P-Regler ein Signal oberhalb eines Mindestwertes ausgibt (um ein ständiges Schalten zu verhindern, bei nur geringer Regelabweichung).

Die Parameter eines Reglers (egal was für ein Typ) müssen immer auf die gesamte Regelstrecke und die geforderten Regeleigenschaften optimiert werden (z.B. kurze Nachstellzeit, oder kein Überschwingen, oder stabiles Verhalten auch bei Änderungen in der Regelstrecke).
Um Näherungen als erste "Startwerte" angeben zu können, müßte die Übertragungsfunktion des Regelkreises aufgestellt werden. Dann kann man mit Hilfe verschiedener Verfahren (wurden hier in diesem Forum auch schon als Links angegeben) eine Näherung für die Reglerparameter angeben.
Da wir es hier aber nur mit einem P-Regler zu tun haben (bitte glaube mir, das genügt hier wirklich), kann man einfach mal mit der "Verstärkung" bzw. P-Anteil P=10 anfangen. Überschwingt der Regelkreis, dann den P-Anteil erst mal halbieren. Ist die Stellzeit zu groß, dann einfach mal den P-Anteil verdoppeln, usw.

Zitat
Kannst Du , oder ein anderer gelegentlich noch mal meine  Frage beantworten, was  ein Wert von SV = 2048  beim PW-Baustein macht.

Gemäß Angaben in der Hilfe der EASY:
Zitat
Stellgröße
Wertebereich: 0...4095 (12 Bit), dieser Wertebereich entspricht dem Bereich 0...100% der Periodendauer.

Das heißt, bei SV=2048 ist das Ausgangssignal 50% der Periodendauer eingeschaltet und 50% ausgeschaltet (weil 2048 ist ja etwa 50% von 4095 und bei SV=4095 ist das PW-Ausgangssignal 100% eingeschaltet.

Hoffe, das konnte etwas weiterhelfen.

Gruß

Boppel

Offline Epoxy

  • Jr. Member
  • **
  • Beiträge: 48
Re: Probleme mit PID-Regler
« Antwort #32 am: März 02, 2009, 19:00:58 Nachmittag »
Hallo Boppel - vielen vielen Dank !!!!  :) :) :)

Epoxy schrieb:
Zitat
Ich dachte ein  PID Regler  ahnt  quasi voraus, wie gross die  Zeit für den PW-Ausgang sein muss, um den Fehler zu korrigieren.

Nein, kann er nicht (hat schließlich keine Kristallkugel)  ;)
Ein PID-Regler kann nur auf Ereignisse reagieren, die bereits eingetreten und gemessen wurden! Eine Vorhersage von Störungen ist meines Wissens noch nicht möglich.
Daß der D-Anteil auch teilweise als "Vorhaltezeit" angegeben wird, liegt daran, daß der D-Anteil auf die Geschwindigkeit der Istwertänderung reagiert. Quasi bei schneller Änderung des Istwertes davon ausgegangen wird, daß auch eine starke Störung vorliegen muß und der Regler daher "Vorsorglich" mal kräftig dieser Störung entgegenwirkt.

Genau, das meinte ich. der Regler  "weiß"  aufgrund der  Soll-/Ist-Differenz quasi schon im voraus, wie  stark er der Regelabweichung entgegen wirken muss.

Jürgens Aussage:
Zitat
bei deiner trägen Anwendung ist ein PID-Regler so sinnvoll wie ein Schweizer Uhrwerk um Tage zu zählen.

Na, wenn ich mit der Easy 800er Serie eine Schweizer Uhr zur Verfügung habe, dann  zähle ich eben   damit meine Tage. Meine Easy 700er habe ich schon für profanere Aufgaben  verbaut.  ;)

Und hoffe, daß Du Dir die Meinung von zwei Mitgliedern in diesem Forum zu Herzen nimmst.

Ja klar, bei den aufschlussreichen  und schlüssigen Erklärungen, die  Ihr mir in den letzten  Tagen gegeben habt, bleibt mir quasi  gar nichts anderes mehr übrig - als auf Euch zu hören. Ganz herzlichen Dank für all Eure Mühe.

Jetzt zu der Frage: P-Regler oder Analogwertvergleicher

Beim Analogwertvergleicher besteht die Gefahr, daß der Stellmotor über's Ziel hinausschießt und anschließend ständig um den Sollwert herum"gestellt" wird. Die Stellgeschwindigkeit ist dabei immer gleich.

Der P-Regler wird dagegen versuchen, den Sollwert so schnell wie möglich zu erreichen, wobei gegen Ende des Stellvorgangs der Sollwert langsamer angefahren wird.

...

Da wir es hier aber nur mit einem P-Regler zu tun haben (bitte glaube mir, das genügt hier wirklich), kann man einfach mal mit der "Verstärkung" bzw. P-Anteil P=10 anfangen. Überschwingt der Regelkreis, dann den P-Anteil erst mal halbieren. Ist die Stellzeit zu groß, dann einfach mal den P-Anteil verdoppeln, usw.


Ja super,  ich mache mich gleich daran, die Regelaufgabe jetzt als P-Regler umzusetzen.

Ausgang des P-Reglers an die beiden PW-Bausteine ( Positiv- und Negativanteile getrennt) - oder soll ich die Stellgröße (Ausgang  P-Regler) auf einen anderen Funktionsbaustein als den PW  setzen ?!


Zitat
Stellgröße  SV
Wertebereich: 0...4095 (12 Bit), dieser Wertebereich entspricht dem Bereich 0...100% der Periodendauer.

Das heißt, bei SV=2048 ist das Ausgangssignal 50% der Periodendauer eingeschaltet und 50% ausgeschaltet (weil 2048 ist ja etwa 50% von 4095 und bei SV=4095 ist das PW-Ausgangssignal 100% eingeschaltet.


Also   heißt SV= 2048  belegt komplett die 1. Hälfte  der Periodendauer - das  genau wollte ich wissen.



@HKW

Auch Dir Bruno vielen Dank, leider kann ich aber noch kein  Foto zum Projekt   hier einstellen, da ich momentan erst an  der Realisierung der Anlagenregelung arbeite. Erst  wenn die Simulation zur  Zufriedenheit läuft, werde ich die geeigneten Hardware-Komponenten besorgen.

Wie  man sehen kann,  eignet sich das Projekt für alle Regleraufgaben wo es auf die  Konstanthaltung eines Analogwertes ankommt, und wo die  einzige  Möglichkeit zur Regelung darin besteht, daß man über (träge)Stellmotoren mit konstanter  Antriebsgeschwindigkeit einen Analogwert regelt.

Bei mir spielt noch die Einhaltung einer Nebenbedingung (bestimmter Sollbereich bei einem  anderen Eingangssignal (hier:  Frequenz) eine Rolle. Ob 50 Hz oder eine beliebige andere Frequenz ist bei mir  egal, solange die Easy in der Lage ist, die Frequenz zu messen (< 5 kHz bei 800er Easy)

Beispiele:

- Alle Anwendungen in denen  ein Analogwert  von mehreren   Stellgrößen  abhängt, ich aber über die Regelung nur eine einzige Stellgröße zeitabhängig beeinflussen kann, eignet sich für diese Regelaufgabe. Der  praktischen  Anwendungen  gibt es  deren unendlich viele in der Praxis.

- Heizung mit  einstufigen Ölbrenner

- Asynchroner Generator eines Kraftwerks (wird es bei mir. Ich regele damit den  Generatorstrom)

- stabilisiertes  Netzgerät mit  Motorpoti

- Konstanthaltung  eines beliebigen Analogwertes (z.B. Kühlwassertemperatur) bei unterschiedlich einwirkender Last (z.B.   Autobahnsteigung + Luftwiderstand  des Fahrzeugs), wobei die Regelung die Größe eines Lastanteils (hier: Luftwiderstand) verändert.

- Drehzahlregelung z.B. eines Verbrennungsmotors so, daß  eine angeschlossene Last (z.B. Generator oder  Propeller) immer  den gleichen Analogwert  (z.B. für  Temperatur, Spannung, Strom oder  Propellerschub)  hält. Dabei ist z.B. der Propellerschub auch nicht direkt der Drehzahl des  Antriebsmotors proportional, sondern z.B. von einer oder mehreren weiteren  Größen abhängig - der Bootsgeschwindigkeit , der Windgeschwindigkeit und und und)


Ich denke, daß die Aufarbeitung des  PID-Regler-Themas für viele hier interessant ist, stellen  die  größeren Easys doch einen sehr  leistungsfähiges Instrument zur  Realisierung anspruchsvoller  Steuerungs - Überwachungs - und Regelungsaufgaben  bereit.

Ich bin jedenfalls guter Hoffnung, daß meine Erwartungen erfüllt werden.

Viele Grüße

Epoxy



Keine Haftung für Programme oder andere von mir veröffentlichte Inhalte.
Irren ist menschlich !

Offline boppel

  • Full Member
  • ***
  • Beiträge: 192
  • Zwei mal Halbwissen ist noch kein Vollwissen.
Re: Probleme mit PID-Regler
« Antwort #33 am: März 02, 2009, 20:00:23 Nachmittag »
Hallo Epoxy,

scheint als hätte es das Forum mal wieder geschafft einem Mitglied weiterzuhelfen  :).

Zitat
Ausgang des P-Reglers an die beiden PW-Bausteine ( Positiv- und Negativanteile getrennt) - oder soll ich die Stellgröße (Ausgang  P-Regler) auf einen anderen Funktionsbaustein als den PW  setzen ?!

Im Prinzip ja, man kann den Ausgang des Reglers direkt auf den Eingang des PW legen (und mit -1 multipliziert noch auf den zweiten PW). Um aber evtl. Störungen zu unterdrücken kann noch ein Tiefpass FT dazwischengeschaltet werden.
Ich habe selbst noch nicht mit einem PW gearbeitet, simulieren läßt er sich auch nicht und aus der Hilfe geht auch nicht hervor, ob negative Eingangswerte zulässig sind. Je nach dem, wie der PW die Daten verarbeitet (Zweierkomplement oder nicht), könnte er ein negatives Eingangssignal auch als sehr großen Wert betrachten und an den oberen Anschlag gehen. Also evtl. noch vor jeden PW einen Begrenzer setzen, so daß tatsächlich nur Werte von 0-4096 am Eingang anliegen (wäre einfach mal zu testen).

Viel Spaß noch (Du scheinst ja um diese Zeit anzufangen zu arbeiten  ;)).

Gruß

Boppel