ПИД регулятор темперауры Опции

[Bobi]

Помогите разобраться с цыфровым ПИД регулированием температуры.
Моя цель: "разработать пид регулятор температуры на базе микроконтроллера AVR".
Не могу разобраться с математикой пид регулирования.

[slog]

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]

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]

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]

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]

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.

[Tanya]

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]

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.

[Alex128]

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.

[galjoen]

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.