Задача следующая:
необходимо поддерживать температуру в районе 400 градусов с точностью плюс минус 2 градуса. Посоветуйте пожалуйста алгоритм который несложно реализовать на Ассемблере. Процесс вялотекущий никаких резких колебаний не бывает.

В этом случае я думаю лутче всего будет работать П или ПИ регулятор

какой датчик измерения температуры? атмега16 в квадратном корпусе имеет на борту усилитель с переключаемым программно коэффициентом усиления на 10 и 200, встроенный ацп и исполнительный механизм на симмисторе через мос3063, вот вроде и все, что для этого нужно. нужно только постараться сделать так, чтобы при 450 градусвх на ацп приходило максимальное для него напряжение для увеличения точности в зоне измерения

лепим подобные регуляторы на атмега8, платиновые термопары прецезионный ОУ и ЖКИ. Уставка температуры от 200 до 500 градусов, дистанционное управление (инфракрасный ПДУ), точность поддерания температуры 1.5 градуса.

Кривизна встроенных АЦП не позволит нормально мерять такие вещи, т.к. 10 бит это не реальное разрешение АЦП, а только лишь шаг дисктизации.ИМХО ними токо напряжение батареи на плате контроллера мерить .Реально разрешение "без шума" может быть меньше 8 бит, поэтому для приемлемой точности надо внешний(лучше дельта-сигма) АЦП, да еще 50 герц хорошенько отфильтровать.
Поддерживать температуру в 1,5 С не значит мерить с такой точностью.Как вариант можно использовать контроллер 8051F350 -8051F353 со встроенными дельта-сигима 24-16(реальных) бит+встроенный PGA(с автоколибровкой Ку) + цифровой фильтр с режекцией 50 и 60Гц.По цене такое решение будет дешевле чем внешний АЦП+МК.

8 бит - это и есть полпроцента, контроллер во время измерения спит и не шумит, ставить внешний ацп 14-16 и более разрядов конечно можно, но нужно ли? ведь точность задана - полпроцента. можно использовать адуску со встроенным сигмадельта-ацп на 14 бит, а зачем? получить сомнительную точность 14 бит? а выдаст ли датчик такую точность? и сколько будет стоить такой датчик?
борьба с шумами и помехами - это второй вопрос, хотя он в состоянии попортить много крови на этапе изготовления и настройки, но этот вопрос не основной из заданных

Ну, это Вы зря так об встроенном АЦП. Прекрасно работает на Мегах, правда я использовал внешний ИОН типа REFxxx от AD. Младший разряд иногда прыгает, но при хорошей фильтрации сигнала стоит как вкопанный. Скорее всего, сильно ухудшает разрешение не "кривизна" АЦП, а неправильная разводка платы ("кривизна" рук ). Мерял, кстати, именно температуру.

Не в бровь, а в глаз! Сам в разовой работе использовал термопару от китайских мультиметров, плюс К140УД17, плюс АЦП Меги 10-ти разрядное. Вот только REF брал от VCC. "Скакало" +-2 младших бита.
Так что Вы правильно заметили, что ненадо всё списывать на "кривизну" АЦП АВРок, а больше стоит уделить внимания на трасссировку платы и аналоговую схемотехнику. Еще раз Вам

Необходимо знать передаточную функцию объекта управления, насколько я понимаю. Точность приличная ИМХО для медленного процесса. А для оцифровки температуры точности встроенного АЦП точно хватает, на крайняк можно дополнительно сделать цифр. фильр.

Поскольку процесс вялотекущий, достаточно использовать обычное многократное усреднение. Да и инерционный аналоговый фильтр вполне подойдёт.

благодарю всех за ответы но господа Вы ушли не туда! мне необходим разложенный алгоритм управления иначе говоря алгоритм программы тоесть померял включил подождал померял и тд и тп прям такими можно словами, а аппаратки можно совсем не касаться - в свою очередь релиз с комментариями обещаю выложить на форум

Поищите по форуму, тут ПИД разбирался не раз в том числе с реализациями на С
Например http://electronix.ru/forum/index.php?showt...=17631&st=0

Пример простого алгортма (используем гистерезис по температуре):
1) измерил температуру
2) сравнил с заданной (вычислил ошибку)
3) если ошибка больше Pup (верхняя температура), то отключаем подогрев
4) если ошибка меньше Pdown (нижняя температура), то включаем подогрев
Алгоритм ОЧЕНЬ простой, у меня он работал с гистерезисом 20 градусов С. Если нужно лучше, то давай характеристику объекта управления, обычно с этого начинают расчет системы авт. управления.

Для поддержания температуры с высокой точностью применяется ступенчатая регулировка мощности для компенсации инерционности нагревателя. А так - мало информации о проекте: мощность нагревателя, максимальная температура нагревателя, его теплоемкость, и так далее. Сделать управляющий автомат, зная характеристики нагревателя, не есть трудная задача. Параметры проекта - в студию, как говорит Леонид Аркадьевич.

Для поддержания температуры с высокой точностью применяется ступенчатая регулировка мощности для компенсации инерционности нагревателя. А так - мало информации о проекте: мощность нагревателя, максимальная температура нагревателя, его теплоемкость, и так далее. Сделать управляющий автомат, зная характеристики нагревателя, не есть трудная задача. Параметры проекта - в студию, как говорит Леонид Аркадьевич.

Как правило, для систем управления обычный нагреватель можно представлять себе апериодическим (проще говоря, инерционным) звеном первого порядка, переходной процесс от температуры T0 до T0+deltaT имеет вид функции T(t) = T0 + deltaT*(1-exp(-t/Tnagr)), где Tнагр - постоянная времени нагревателя, зависящая от его массы, теплоемкости, мощности, материала и т п Чем больше Тнагр - тем медленнее нагреватель выходит на стационарную установившуюся температуру.
Сначала нужно определить эту постоянную Тнагр. Для этого включаем нагреватель и засекаем время. Когда нагреватель выходит на 95% предельной температуры - останавливаем секундомер, полученное время делим на 3 - это и будет Тнагр.
Далее строим простой ПИ регулятор.
1) Каждую секунду вычисляем ошибку errT = Тзаданная - Ттекущая;
2) Делим ошибку на коэффициент усиления errT = errT / Kусиления;
3) К текущему управлению (напряжению на нагревателе) прибавляем errT, делённый на постоянную времени нагревателя Тнагр, полученную на начальном этапе (это и есть интегратор).
Вам останется подобрать коэффициент усиления. Сначала положим его равным 1. Если регулятор будет неустойчивым и будет качать управление, "пролетая" мимо уставки - тогда будем увеличивать Кусиления, уменьшая тем самым скорость интегрирования. По сути Кусиления определяет пропорциональность между управлением и целевым параметром. Если она известна, то подбирать ничего не придётся.

Компенсация инерционности нагревателя нужна не для высокой точности, а для сокращения времени переходного процесса. Регулятор в этом случае делает форсировки по управлению, чем ускоряет отработку уставки при её изменении. Для этого регулятор должен содержать на выходе корректирующее звено, которое компенсирует передаточную функцию объекта (нейтрализует инерционность за счёт форсировок - в нашем случае). Но это уже не относится к простейшему регулированию, о котором просил автор топика.

Ышо в далекой юности, делая терморегулятор для инкубатора, наступил на грабли инерционности нагревателя, сварив полторы тысячи утиных яиц , причем не государственных, которые бы списали. Нагреватель при включении аккумулировал столько тепла, что пролетал верхнюю точку на МНОГО рубликов. Пришлось понижать температуру нагревателя и уменьшать его массу. При температуре поверхности нагревателя 90-100 градусов и массе меньше килограмма он не пролетал, но за эти знания я заплатил из своего кармана С тех пор помню про эти грабли. Здесь надо учитывать много параметров - нагреватель, камера, в которой происходит нагрев, как тепло передается в камеру и тому подобное. За два градуса можно вылететь в момент, и не успеешь заметитьПоэтому мы делаем ступенчатую регулировку мощности нагревателя. Силовое управление - симмисторы. чтобы не гадить в сеть, включаем их при переходе через 0, имеем 4 уровня мощности, включаемых в зависимости от разницы между температурой уставки и температурой объекта. Нареканий за несколько лет не было.

В инкубаторе кроме нагревателей , еще должны быть ожлаждение и вентиляция
(перемешивание воздуха).
а два градуса разница это уже хана , контролировать нужно десятые , а лучше сотые.

Можно попробовать бороться со слишком большой инерционностью путём установки датчиков температуры не только в нагреваемом помещении, но и непосредственно на нагревателе.
Ну, и без перемешивания воздуха и обдува нагревателя тоже обойтись сложно.

В промышленных стоит один датчик в потолке и все.
Хотя слышал про импортные , что там несколько уровней --> датчиков.

тема инкубатора была затронута как пример возможных проблем, с которыми может столкнутся товарищ, и не более. Можно поставить несколько датчиков в разных местах, но нам неизвестно, что за камера, в которой происходит нагрев, да и вообще ничего неизвестно, кроме температуры и требуемой точности, так что обсасывание этой темы есть не более чем сотрясение воздуха, я так думаю. Задавший вопрос молчит, и задачу не конкретизирует, видимо он удовлетворен вышесказанным. С уважением ко всем принявшим участие Demaven

нагрев осуществляется ТЭНами мощностью 1кВт, нагревается стальная плита массой килограмм 300, плита разогревает бален (там три эта разогрева так что колебания тем-ры минимальны) разогретый бален впрыскивается в форму - термопласт автомат. До этого стояли датчики типа РЭТ с дискретным управлением (вкл. выкл) и в принципе их хватало, но захотелось улучшить. Вопрос - никто не может предложить алгоритм типа
- в течении минуты измеряется скорость настания температуры (t1-t0)при заданной мощности.
(сначала мощность максимальна.) на следующем шаге проверяется- через минуту при этой
скорости на этой мощности температура превысит заданный порог?
если да, то убавляем мощность вдвое.
если нет, то прибавляем на 10%
если порог превышен более чем на 0.2°, убавляем мощность на 10%. (скопировано отсюда с форума)
может кто реализовывал подобные вещи достаточно неплохо

на 300 кг железа должно быть несколько тэнов, для равномерного прогрева сей железяки целесообразно включать-выключать ВСЕ тэны одновременно, киловатный тэн легко управляется симмистором ВТА20 с оптопарой МОС3063, напрашивается шим или его подобие с частотой 0.5-1 герц, вот вроде и все. Иметь несколько ступеней регулирования, пока температура ниже заданной на больше чем 8 градусов - включено всегда, от 8 до 4 - три четверти, от 4 до 2 - половина, и так далее, цифры примерные, на месте лучше видно, но я бы делал так. делали регулятор температуры в большой сушильной камере, там, правда градусов было поменьше, но перегревать было нельзя, использовали этот алгоритм, включение-выключение нагревателей, общей массой более 100 кг происходило раз в несколько секунд, стабильность температуры плюс-минус 0.1 градуса, измерения температуры проводились с помощью цифровых термодатчиков LM74, эффекта проскока контрольными термометрами не фиксировалось

Я для таких целей применял оптосимисторы SHARP S216S02-250V 16A.

есть желание купить дом, но нет возможности, есть возможность купить козу - но нет желания, применяем доступное

Неправда, однако...
Не далее как месяц назад сдавал проект. Нагреватель 1кВт, точность поддержания около 0,03 град.
Пока не ввел ШИМ с точностью установки 1% и довольно сложный алгоритм ее регулировки, происходили выбросы температуры до градуса.

В другом проекте стоит датчик окружающей температуры, чтобы прогнозировать величину ШИМ. Там точность получилась около 0,01 град.

А вот товарисч с яйцами прав. Видимо, яйца учат!

есстно научили, мотоцикл Урал выбросил на помойку, так что яйца учат не только курицу, но и петуха

Без обид. У каждого были в жизни свои яйца :-)
Я спек четыре десятка - был плохо подключен вентирятор, он выключился, образовался большой градиент температуры по высоте.
Больше за это дело не брался. А теперь, кстати, запрещено держать кур.

при дальнейшем усовершенствовании блока управления инкубатора была сделана система, которая при отключении питания или выключении вентиляции принудительно открывала вентиляционные отверстия, так как яйцо выделяет много тепла и без обдува происходит саморазогрев. В промышленности при выключении вентиляции открывают двери и опрыскивают яйца для охлаждения, так как охлаждение не так страшно

Мы говорим о разных вещах. Точность поддержания температуры целиком и полностью зависит от программного алгоритма регулирования и отчасти от шага управляющего воздействия (1% ШИМ в вашем случае). Отчасти - потому что даже достаточно грубым управлением можно обеспечить хорошую точность регулирования (в Вашем случае 1% ШИМ для 1 кВт нагревателя - это очень грубое управление, но всё равно удалось достичь точности 0,03 градуса). Но всему есть предел. Если управляющее воздействие свести в пределе к "просто включить-выключить" - достичь хорошей точности будет неимоверно сложно.
Инерционность нагревателя, если с ней не бороться программными средствами, приводит к затягиванию переходного процесса и перерегулированию (Вы будете всё время "пролетать" мимо уставки в случае обычного пропорционального регулятора), это может вылиться в неустойчивый процесс, но на точность она никак не влияет.
Для борьбы с перерегулированием мы вводим в регулятор дифференциальную составляющую по температуре, а для сокращения переходного процесса - форсирующие динамические звенья на выходе регулятора.

так как используется нагреватель в квт, то питание скорее всего сеть 220-380 вольт, включить-выключить можно на время полпериода, то есть 10 мсек и более. Сколько сделать ступенек в регулировании можно посчитать по градиенту температуры, и тогда система не будет зависеть от данной реализации, ее легко можно будет адаптировать для любого проекта.
Судя по манере изложения, уважаемый Demeny занимается обучением подрастающего поколения инженеров, у меня сложилось такое впечатление

Датчики - наверное либо термопары, либо платиновые термометры сопротивления, либо высокотемпературные терморезисторы. Если раньше хватало старых примитивных регуляторов типа включил-выключил - делайте как раньше. Улучшения требуют понимания физики.

P.S. Не слушайте советующих совать ПИД куда ни лень. Может ухудшить. Без понимания, разумеется

К сожалению, автоматика пришлась на время моего резкого увлечения девушками. Особенно одной. Поэтому оперировать терминами типа "ввести дифференциальную составляющую" не буду. Я полностью согласен с Вами в части этой составляющей для ПИД регулятора.
Я только хочу отметить несколько моментов. Природа перерегулирования и одной из проблем точности поддержания температуры одна и та же - инерционность системы. Отсюда выводы.
1. На этапе проектирования системы должны быть заложены решения, уменьшающие эту инерционность, иначе никакой ПИД регулятор не справится (В моем случае это циркуляционные насосы, обеспечивающие быстрый перенос тепла от нагревателя по всему объему системы)
2. Должны быть выбраны наилучшие параметры, подлежащие регулированию (В моем случае - не включить-выключить, а ШИМ нагревателя). Это я немного так уточнил Ваши слова "программный алгоритм регулирования"
3. Желателен сбор дополнительных данных о системе, позволяющих прогнозировать поведение системы терморегуляции (в моем случае - это измерение температуры за бортом, что позволяет оценить теплопотери системы и ориентировочную мощность). Дополнительно можно измерять температуру в разных точках (например, у нагревателя), etc.
В результате может оказаться, что абстрактный ПИД-регулятор не так уж и нужен, поскольку поведение системы можно описать несколькими физическими формулами с результат такого описания будет намного точнее, чем у ПИД-регулятора.

Эх...если бы это было так просто - "посчитать, сколько сделать ступенек по градиенту температуры", зачем нам тогда ТАУ...

Не угадали, уважаемый коллега. Я занимаюсь как раз разработкой цифровых систем управления для котлов и газотурбинных установок 10-50 МВт, в том числе созданием и реализацией алгоритмов регулирования и стабилизации температуры. Поэтому об инерционности 25-тонного котла, например, знаю не понаслышке.

Мда, уважаемый Demeny, тонн и мегаватт у меня явно меньше, мой счет на сотни кг и десятки ква. Тут я Вам ничем возразить не могу. Мне приходилось греть 300 кг плиту до 320 градусов с точностью поддержания температуры 0.2 градуса. По скорости изменения температуры на данном участке нагрева принималось решение о необходимой нам мощности, проскочить было нельзя. Датчик температуры - платиновый. Система работала устойчиво. Это, конечно, не мегаватты и тонны, пожиже супчик.

Кстати, какие существуют регламенты по поводу несинусоидальности потребляемого установкой тока? Так как сильно подозреваю, что при описаннном способе регулирования мощности и 50% нагрузке у окружающих могут возникнуть проблемы. Если установка достаточно мощная, конечно

Такм, кстати, речь шла скорее всего про несколько ТЭН по киловатту.



При появлении подобных желаний нужно сразу бить себя по рукам.

Видимо, задача вызвана исчезновением со складов механических терморегуляторов? Ну так лобовая замена с управлением по порогу проще всего, как я написал ранее. Только нужно не забыть про гистерезис.

Другое дело, что, скорее всего, конструкция этой установки разрабатывалась еще в те времена, когда, как говорят, японцы покупали новые советские грузовики на металлолом. Плита 300 кГ - это по современным ценам себестоимость баксов 500? Вот снизить металлоемкость установки за счет лучшего управления нагревом наверняка реально. Только нужно просчитать тепловые процессы. Причем, чем аккуратнее просчитать - тем больше можно сэкономить. За счет некоторого удорожания электроники и других компонентов установки, разумеется.

массивная плита была буфером, процесс был пульсирующим и мощность нагревателя была ограничена, так что без тяжестей было не обойтись

Назначение плиты понятно. Все таки, известно ли Вам чем в России регламентируется форма потребляемого установкой тока? Мне кажется, прежде чем советовать новичку делать 10 мс импульсы нужно бы поиметь перед глазами соответсвующий регламент. Особенно, если у человека серийное оборудование. Я вот не знаю - хочу узнать, потому и спрашиваю. Мало ли когда может понадобиться

Ау, Demeny, ну Вы-то наверняка должны знать после мегаватт и килотонн?

10 мсек - это полпериода сети, когда мы управляем симмистором -мы можем включать-выключать симмистр при переходе через ноль, а сколько полпериодов пропустить и сколько не пропустить - это и есть своеобразный шим и никакого искажения синуса не будет, или я не прав?

Конечно не правы. Искажения синуса будут всегда, если включать и выключать потребителя. Вопрос в их величине и, следовательно, допустимости. Понятно, что если включать и выключать раз в минуту - то искажения будут меньше, чем если включать в течение положительного полупериода и выключать в течение отрицательного. Еще раз. Мне кажется, что для любой мощности нежелательна ассимметрия потребляемого тока. Кроме того, для мощных установок нужно разбираться с гармониками потребляемого тока и проверять, что они не превышают допустимый уровень при штатном режиме эксплуатации. Следовательно, могу предположить, что должен существовать официальный документ, регламентирующий эти вещи, в котором должно быть описано, что такое мощная установка и какие требования к потребляемому ею току. А так как буржуи стараются уже использовать power factor correction в установках на несколько сотен ватт, могу предположить, что несколько киловатт могут уже и у нас попадать под требования к мощным установкам.

Мда, трёп всё больше напоминает свадьбу на третий день, когда про жениха уж все забыли и каждый кто во что горазд... А ведь человек просил всего-то...
А вообще-то мы управляем температурой воды в котле, двигая газовой и воздушной заслонками, срабатывая остаточное тепло от выхлопа турбины. 25 тонн железа елекстричеством греть - не-е - уж лучше газом. Поэтому какие там нормы в России по потребляемому току - мне по хутору серпом...

Ну почему же? Я, например, прежде всего постарался ответить именно на вопрос темы, а потом уже трепаться . Кроме того, человеку порекомендовали улучшить, поставив ШИМ - но у этого совета есть и очевидные обратные стороны. Мне, по крайней мере, как неспециалисту в этом вопросе они очевидны. Их необходимо раскрыть. С Вами прояснилось - Вы к электрической сети мощную нагрузку не подключали. Впрочем, Вы и не были апологетом ШИМ. Кто там делал ШИМ в электрическом нагревателе? Dog Pawlowa? Ну Вы-то исследовали вопрос про технические требования к нагрузке, подключаемой к электрическим сетям? Или киловатт - это еще не много?

Что меня сильно удивляет и огорчает.
Неужели среди советовавших ШИМ в установке на несколько киловатт нет никого, кто бы разбирался в соответсвующих регламентах?

Еще как исследовал Я спросил заказчика. Он у меня тот самый, буржуйский. Явных требований по линейности нагрузки для сети нет.
А я, как инженер, я бы даже сказал, специалист - я знаю, что если нелинейность велика, то будет высокий уровень помех в сети. Эти помехи измеряются на испытаниях EMV/ESD. Испытания еще не проводились, но поскольку я знаю, что подобные устройства выпускаются(в том числе и моим заказчиком), то этот вопрос имеет техническое решение в виде фильтра.
Кстати, отметьте, что в любом блоке питания (не только импульсном!) используется ШИМ с периодом 10 мс, поскольку время заряда конденсатора меньше полупериода сети. А слышали из приемника характерный звук 100 гц на средних частотах? Это именно этот 10 мс ШИМ от собственного выпрямителя приемника раскладывается на гармоники и попадает в высочастотные цепи.

Как еще снять Ваше огорчение?

Здорово!
Ну, я как неспециалист в этих вопросах еще слышал, что где-то нормируются гармоники/субгармоники, асимметрия и фазовый сдвиг, особенно, для силовых установок. Не зря на заводах и подстанциях ставят огромные ректоры - фактически, те самые фильтры, в виде которых имеет решение и Ваша задача. EMV - это все-таки другое дело, ВЧ помехи, вызванные быстрыми комутациоными процессами, фильтровать проще, чем, скажем, третью гармонику сетевого напряжения. И еще иногда используют в мощных установках многофазные выпрямители Вот про это бы хотел узнать поподробнее. Аналогия с мостовым выпрямителем тут не полная - у него нет сильных субгармоник, неизбежных при комутации полупериодами, и практически нет фазового сдвига. Кроме того, сейчас даже в установках на несколько сотен ватт ставят PFC - это чем-то нормируется, кроме экономических соображений?



Эх, стандарты бы увидеть...

Я провел несколько месяцев своей жизни в испытательных лабораториях, и так не считаю


Есть книжки по электротехнике. Они гораздо более информативны, чем форум.



У меня такой глобальный вопрос. Или ответ Невозможно достичь много, распыляясь. Вы выберите точку приложения своего интереса, и добейтесь там практических результатов.

Если сможете найти за бесплатно IEC 1000-3-2, то увидите. Наши местные ГОСТы ещё не причесали к Европе, насколько мне известно.

Ну, кое-каких результатов в своих точках приложения я уже добился Не спорю, вопрос об допустимых искажениях тока силовой установки не касается моих теперешних занятий - но кое-что в электротехнике я все-таки понимаю, как мне кажется. На некотором базовом уровне. Вас же спрашивал по поводу Вашей точки приложения, как Вы её описали. Или Вам нечего мне ответить по существу? Вопрос про стандарты был вполне конкретный. pokos, например, ответил по существу, за что ему огромное спасибо. Вы почему-то на него не ответили. Или просто не знали? В таком случае позвольте усомниться в Вашей компетентности. И не имеет значения сколько времени Вы провели в испытательных лабораториях - нормативные документы в своей области нинженер должен знать. Или хотя-бы догадываться об их существовании. Распальцовка в этом вопросе неуместна.

Спасибо! Сразу нашел пару ссылок. Не на сам стандарт - но на связанные вещи.

http://grouper.ieee.org/groups/harmonic/si...docs/canada.doc
http://www.gmcompliance.com/service2/emcemi/emc.htm

"Распальцовка...Позвольте усомниться... Должен знать..."
Спасибо за науку, коллега. Успехов.