Как сделать вычисление значения температуры по градуировочной таблице термопары? Опции

[Oldring]

Пректируется котельная, для регулирования температуры воды на подаче предусмотрен трехходовой клапан с электроприводом. Проектировщик смотрит каталоги и находит регулятор, где черным по белому написано, что он именно для этого предусмотрен, плюс вышеприведенные дифирамбы в собственный адрес. Какие претензии можно к нему предъявить? А регулятор потом не работал как нужно, потому что вступил в противоборство с регулятором на котле. А дальше по известной схеме - фирменный регулятор остается висеть для мебели и КРУ, лепится самоделка с дизайном "станция ЮТ". Кстати, претензий к точности измерений, устойчивости к помехам, цене и др. параметрам абсолютно нет. Бесит этот куцый и примитивный алгоритм. Хотя бы ввели сигнал "стоп" и возможность дистанционной настройки коэффициентов от другого устройства.

Проектируется малошумящий усилитель. Проектировщик смотрит каталоги и находит ОУ, где черным по белому написано, что он именно для этого предусмотрен. Какие претензии можно к нему предъявить? А усилитель потом не работал как нужно, потому что помехи от импульсного блока питания оказались слишком сильными.

Кто виноват?

[akken]

ПИД не может быть оптимальным регулятором в абсолютно подавляющем числе случаев. Он оптимален только для системы, которая описывается линейным диф. уравнением второго порядка. Поэтому если нужен оптимальный регулятор - получаете реальную переходную характеристику объекта в всех режимах, строете оптимальный алгоритм, проверяете его на устойчиврсть при уходе прараметров объекта и будет вам полный "Телемаркет". Иначе используйте ПИД и помните, что он оптимален только при стремлении разбаласса системы к нулю. В той же самой муфельной печи оптимальные параметры П, И и Д могут заметно меняться от загрузки и от диапазона температур.
Как замечание. Реально в цифровых регуляторах есть какя-нибудь реализация алгоритма защиты от насыщения интегратора, но производители никогда не указывают этот алгоритм - играют в дурацкое надувание щек на тему ноу-хау. Однако от реализации этого алгоритма может весьма сильно меняться поведение регулятора.

Все это и приходится делать. Только зачем выпускаются приборы, работающие " в бесконечно малой области при бесконечно малых приращениях, да и то если ряд сходится"

Проектируется малошумящий усилитель. Проектировщик смотрит каталоги и находит ОУ, где черным по белому написано, что он именно для этого предусмотрен. Какие претензии можно к нему предъявить? А усилитель потом не работал как нужно, потому что помехи от импульсного блока питания оказались слишком сильными.

Кто виноват?

Два ответа:
1 - на кого укажет начальник
2 - тот, кто всё о всём знает, видел, но не предупредил

Многое зависит от квалификации “мастера по настройке пианино” и в большинстве случаев ПИД регулятора достаточно для решения задачи. Хотя и бывают исключения. Вопрос еще в том, что достаточно ли точно исследован объект управления, насколько точна его математическая модель для синтеза коэффициентов регулятора. Был такой случай, нужно было автоматизировать паровой котел котельной. За работу взялась одна достаточно известная фирма по автоматизации. Было потрачено много денег и внешне все было красиво, только вот поставленная задача не решена. История закончилась тем, что нашли мужичка-пенсионера, который набрал кучу книг по котлам и горению топлива, написал модель и поставил пару экспериментов с котлом. В итоге заработал ПИД регулятор, причем во всех режимах работы (стабилизация температуры и давления пара в барабане при резком изменении нагрузки типа подключения теплового района и т.д.).

Интересно, кроме книг по котлам и горению, брал ли дедушка книги по ТАРу?
И чистый ли ПИД там был? Давление и температуру заводили по разным каналам в один регулятор, или было два независимых?
У меня большие сомнения, что тремя коэффициентами можно описать поведение объекта во всем диапазоне рабочих режимов при одном входном сигнале. Возможно другие устройства сужали диапазон, а внутри его уже хорошо работал ПИД. Ведь он все многообразие внешних воздействий на объект воспринимает через узкое окошко единственного параметра - ошибки (ну еще и время). Уж как-то все одномерно.

Сообщение отредактировал akken - Apr 24 2009, 14:53

[Oldring]

Интересно, кроме книг по котлам и горению, брал ли дедушка книги по ТАРу?

Судя по приведенного описанию - нет, не брал, так как все необходимые книги по теории управления у него были как у специалиста.

[akken]

Судя по приведенного описанию - нет, не брал, так как все необходимые книги по теории управления у него были как у специалиста.

Ну я имел ввиду - освежить память, он же пенсионер.

[vvs157]

Все это и приходится делать. Только зачем выпускаются приборы, работающие " в бесконечно малой области при бесконечно малых приращениях, да и то если ряд сходится"

Да потому что альтернативы нет. Строить переходную характеристику с последующим анализом в подавляющем большинстве случаев абсолютно не реально как по трудозатратности, так и по целесообразности. В большинстве случаев ПИД вполне устраивает, когда "нужно доехать, а не "шашечки". ПИД работает не только в области бесконечно малых приращений - он работает плохо или хорошо и на конечных приращениях, но не оптимально. Если вам нужен оптимальный регулятор, то вы готового не купите, придется делать самостоятельно. И время которое вы затратите на его доводку скорее всего будет измеряться многими человеко-месяцами.
Как аналогия. Обычный тестер неверно измеряет эффективное значение несинусоидального напряжения, но из этого не следует, что он никому не нужен, и что все поэтому должны использовать только цифровой осциллограф.

[akken]

Да потому что альтернативы нет.

Поиск альтернативы и побудил меня задать вопрос в этой ветке.
Почему, если я хочу сидеть, то могу использовать стул, кресло, диван... Кресло может быть жестким , мягким, с подголовником, с подставкой для ног и т.д. А если вспомнить об автомобильных сидениях с подогревами, регулировками геометрии, массажерами. Но, если я хочу регулировать, то ПИД и усё. Вся мебель исчезла и осталась табуретка - сидеть неудобно, а альтернативы нет. Получается прям как у тов. Сталина: " Других писателей у меня для вас нэт".
В одном из материалов по нечеткой логике прочитал буквально, что роботы-человеки начали стоять и ходить после перевода их систем на управление по принципу НЛ. До этого процессоры захлебывались в объемах вычислений дифуравнений и не успевали. Подозрительно большое присутствие высшей математики в ТАРе тоже настораживает. Мне кажется, что требуемая сложность описания объекта прямо вытекает из примитивности регулятора.

[314]

Довольно неплохое описание различных типов регуляторов есть в Р. Изерман "Цифровые системы управления" 1984, Мир. Правда, управления на принципе НЛ там нет.

[vvs157]

Но, если я хочу регулировать, то ПИД и усё. Вся мебель исчезла и осталась табуретка - сидеть неудобно, а альтернативы нет. Получается прям как у тов. Сталина: " Других писателей у меня для вас нэт".

Fuzzy и иже с ним это конечно хорошо, но не столь универсально, как ПИД. Любая система без явного запаздывания в окрестности установившегося значения может быть описана линейным диф. уравнением невысокого порядка, следовательно в этой области ПИД близок к оптимальности. То есть или универсальность, но не оптимальний регулятор, либо специальный регулятор, для настройки которого нужно иметь существенно более подготовленный персонал. Никто не утверждает, что ПИД позволяет решить все задачи. Если ваша задача не решается с помощью ПИД регулятора, то для ее решения надо искато менее универсальный подход и быть готовым к серьезной работе по подгонке алгоритма. Погуглите "адаптивные САР" и "робастные САР" и поймете насколько все непросто в этом деле и насколько правильно подобранный алгоритм лучше ПИД'а
Для реализации сложных алгоритмов регулирования есть программируемые логические контроллеры. Но ввод их в эксплуатацию как правило не по зубам конечному пользователю без специальных знаний и аппаратуры.
В терминах вашей аналогии с мебелью - мягкие диваны - это ПЛК, а для сельского клуба - табуретки - лучший выбор.

[mpr]

Интересно, кроме книг по котлам и горению, брал ли дедушка книги по ТАРу?
И чистый ли ПИД там был? Давление и температуру заводили по разным каналам в один регулятор, или было два независимых?

Уровень подготовки дедушки позволяет ему обходиться без книг по ТАР, хотя у него есть очень приличная подборка литературы по данной тематике и достаточный опыт. Говорилось о литературе по новой тематике, о том что незнакомо. В остальном вы абсолютно правы, местами не совсем ПИД и не один и т.д., вопросов было решено много. Данную задачу не решить используя один регулятор и один исполнительный механизм, в этом и была основная проблема. Речь о другом, нужен комплексный подход к решению вопроса, а не так как у нас обычно делают, взяли клапан и прикрутили к нему регулятор, а про остальное совсем забыли, в итоге регуляторы воюют между собой и говорят что регулятор плохой. Да и порядок регулятора должен соответствовать порядку системы.

Ну я имел ввиду - освежить память, он же пенсионер.

По крайней мере мне не смешно. Я перед ним снимаю шляпу, в своей области он многих из нас заткнет за пояс.

Сообщение отредактировал mpr - Apr 25 2009, 15:54

[akken]

Fuzzy и иже с ним это конечно хорошо, но не столь универсально, как ПИД.

Если бы кто-то нападал на ПИД регулирование, я повторил бы Ваши рассуждения.
Тем не менее, чувство недовольства остается.
По поводу фаззи, убежден, что этот принцип более общий и классический ПИД может быть реализован НЛ, как частный случай. Также, как как релейный регулятор - вырожденный вариант ПИДа.

Уровень подготовки дедушки позволяет ему обходиться без книг по ТАР...

По крайней мере мне не смешно. Я перед ним снимаю шляпу, в своей области он многих из нас заткнет за пояс.

Знаю таких дедушек и очень уважаю. Уверен, что он относится к ПИДу без религиозного фанатизма.

[artvhm]

А можно услышать ваше мнение по одной вполне конкретной задаче?
Суть такова имеется установка в которую воздух надо подавать вполне определенной температуры(летом ниже комнатной).Установка отличается довольно большим расходом воздуха в среднем 4000 куб в час, и тем что расход воздуха меняться по времени, а также тем что забор воздуха осуществляется с улицы. Система охлаждения воздуха будет двухконтурной. В роли первичного контура выступает тепловой насос мощностью 40квт он может работать только в старт/стоповом режиме,планируется что он будет охлаждать теплоноситель (жидкость) чтобы снизить количество пусков компрессора до минимума, температура жидкости будет поддерживаться релейным регулятором в диапазоне -10 до -20(цифры ориентированные) , а уже холодная жидкость через вентиль с приводом на ШД будет пускаться в радиатор, который будет охлаждать воздух.

В установившемся режиме хочется иметь точность температуры воздуха +-1 градус. И максимально возможную реакцию на изменение расхода воздуха. И собственно вопрос сможет ли ПИД регулятор, управляющий ШД на вентиле, это сделать, при условии что температура теплоносителя(считай мощность охлаждения) будет меняться в довольно широком диапазоне и расход воздуха не прогнозируемый

[akken]

И собственно вопрос сможет ли ПИД регулятор, управляющий ШД на вентиле, это сделать, при условии что температура теплоносителя(считай мощность охлаждения) будет меняться в довольно широком диапазоне и расход воздуха не прогнозируемый

Вижу в Вашей задаче только одну опасность - Вы не упомянули нагреватель или систему смешивания охлажденного воздуха с поступающим на вход. При резком уменьшении расхода возможен уход за пределы -1* за счет инерции теплообменника. Укажите ориентировочно диапазон изменения и максимальную скорость изменения расхода.

[Oldring]

В установившемся режиме хочется иметь точность температуры воздуха +-1 градус. И максимально возможную реакцию на изменение расхода воздуха. И собственно вопрос сможет ли ПИД регулятор, управляющий ШД на вентиле, это сделать, при условии что температура теплоносителя(считай мощность охлаждения) будет меняться в довольно широком диапазоне и расход воздуха не прогнозируемый

IMHO изменения температуры теплоносителя для ПИД неопасны - они будут отрабатываться без насыщений исполнительных механизмов. Период включения компрессора наверняка будет составлять несколько минут, чистая задержка до датчика температуры - порядка секунды, форма помехи - треугольная, поэтому достаточно быстрый ПИД регулятор наверняка справится.

Гораздо опаснее резкие изменения расхода. Потому как при этом изменение температуры потока воздуха происходит мгновенно. Быстрый регулятор должен будет полностью открыть или закрыть клапан, чтобы максимально быстро изменить температуру радиатора до новой равновесной, при этом вылезут все болезни промышленных ПИД регуляторов с секретными алгоритмами предупреждения накопления ошибок. По идее любой регулятор знает про диапазон сигнала регулирования и может сам принимать меры против накопления в случае упирания по крайней мере в это ограничение, но что в реальности с Овенами - не знаю.

Разумеется, динамику системы лучше промоделировать заранее.

[artvhm]

IMHO изменения температуры теплоносителя для ПИД неопасны - они будут отрабатываться без насыщений исполнительных механизмов. Период включения компрессора наверняка будет составлять несколько минут, чистая задержка до датчика температуры - порядка секунды, форма помехи - треугольная, поэтому достаточно быстрый ПИД регулятор наверняка справится.

Гораздо опаснее резкие изменения расхода. Потому как при этом изменение температуры потока воздуха происходит мгновенно. Быстрый регулятор должен будет полностью открыть или закрыть клапан, чтобы максимально быстро изменить температуру радиатора до новой равновесной, при этом вылезут все болезни промышленных ПИД регуляторов с секретными алгоритмами предупреждения накопления ошибок. По идее любой регулятор знает про диапазон сигнала регулирования и может сам принимать меры против накопления в случае упирания по крайней мере в это ограничение, но что в реальности с Овенами - не знаю.

Разумеется, динамику системы лучше промоделировать заранее.

Температура теплоносителя специально выбирается в широком диапазоне, это и ее большой объем порядка 200-300л. Надеюсь позволят включать компрессор как можно реже на более длительные срок. Пусковой ток компрессора по паспорту 128а, тягать такую нагрузку каждые несколько минут желания нет, да и компрессору быстро поплохеет.
С изменениями расхода связаны основные опасения, так как расходом управляет оператор. При запуске установки и выходе в режим оператору как и любому регулятору свойственно пере регулирование. Я опасаюсь что при подборе более оптимального режима оператор может начать снижать расход воздуха, при этом справедливо пологая что скорость остывания полимерного вещества уменьшится, а вместе этого в связи с инерцией регулятора получит меньший расход но более низкую температуру, и как следствие не увидеть от своих действий реакции и продолжит уменьшение расхода, а когда температура поднимется все поедет в обратную сторону . Таким образом можно получить не плохой колебательный процесс где ПИД регулятор будет пытаться догнать оператора или я не прав?
С тепловой инертностью самого радиатора вижу пока два пути борьбы. Повышение температуры теплоносителя до минимальной при которой будет обеспечиваться заданная температура на максимально открытом вентиле. Ну и второй вариант который видеться менее предпочтительным, но всего скорее более действенным это применение быстродействующих воздушных клапанов, которые в короткие сроки смогут перераспределить воздушные потоки в обход радиатора.

Вижу в Вашей задаче только одну опасность - Вы не упомянули нагреватель или систему смешивания охлажденного воздуха с поступающим на вход. При резком уменьшении расхода возможен уход за пределы -1* за счет инерции теплообменника. Укажите ориентировочно диапазон изменения и максимальную скорость изменения расхода.

с нагревателями тоже не так все однозначно, этой зимой пробовали в тестовом режиме работу на этой установке, но только воздух не охлаждали а грели. Стандартные промышленные канальные нагреватели(по крайней мере виданные мной) представляли из себя тэны различной конфигурации, которые к сожалению нагреваются и остывают достаточно долго. Как следствие реакция крайне медленная, даже если просто полностью отключать нагрев.Так же пробовали самодельный нагреватель из тонкой нихромовой проволоки, его инертность оказалась на порядок меньше, но ПИД регулятор(промышленный итальянский) мы так настроить и не смогли(получали либо медленную реакцию на изменение температуры, либо колебательный процесс при малейших изменениях температуры воздуха на улице(порыв холодного ветра, вгонял ПИД в ступор минут на 5). Также выявился недостаток у тонкой нихромовой проволоки, при отключениях вентилятора совсем, она в 2 случаях из 3 выгорала.
Поэтому сейчас мысль только к смешиванию теплого и холодного воздуха в специальной камере посредством клапанов

Сообщение отредактировал artvhm - Apr 27 2009, 12:31

[Oldring]

С изменениями расхода связаны основные опасения, так как расходом управляет оператор. При запуске установки и выходе в режим оператору как и любому регулятору свойственно пере регулирование. Я опасаюсь что при подборе более оптимального режима оператор может начать снижать расход воздуха, при этом справедливо пологая что скорость остывания полимерного вещества уменьшится, а вместе этого в связи с инерцией регулятора получит меньший расход но более низкую температуру, и как следствие не увидеть от своих действий реакции и продолжит уменьшение расхода, а когда температура поднимется все поедет в обратную сторону . Таким образом можно получить не плохой колебательный процесс где ПИД регулятор будет пытаться догнать оператора или я не прав?

Температура полимерной смеси какая? Если сотня градусов - то скорость охлаждения уменьшится.
На Вашем месте я бы прежде всего нарисовал модель всей установки.

либо колебательный процесс при малейших изменениях температуры воздуха на улице(порыв холодного ветра, вгонял ПИД в ступор минут на 5).

Явная лажа...

Также выявился недостаток у тонкой нихромовой проволоки, при отключениях вентилятора совсем, она в 2 случаях из 3 выгорала.

Не удивительно - радиационного теплосъема почти нет с тонкой проволоки.
В принципе для самодельного нагревателя можно было бы сделать и самодельный ограничитель температуры.

Поэтому сейчас мысль только к смешиванию теплого и холодного воздуха в специальной камере посредством клапанов

Не думаю что это спасет от порывов ветра на улице и возбуждения ПИД