Wilo

Regolazione compressore inverter circuito frigo

12 messaggi in questa discussione

Buonasera a tutti e complimenti per l'ottimo livello del forum,

Chiedo consiglio agli esperti per la realizzazione della logica di un regolatore ( con uscita 0-10V ) da accoppiare ad un inverter che comanderà il compressore di un gruppo frigo. Premetto che l'inverter ha già a bordo la logica di gestione dell'inviluppo del compressore e quindi la logica da implementare è solo in funzione della temperatura del fluido vettore ( acqua ) in ingresso al condensatore, ovvero il set-point del sistema.

 

Fino ad ora ho realizzato sistemi multicompressore che all'interno di una banda proporzionale ( 4°K tipicamente ) venivano caricati o scaricati seguendo una logica a gradini. La cosa più semplice sembrerebbe pensare ad un sistema con gradini "infiniti" e quindi in definitiva un controllo totalmente proporzionale. Non riesco a però a valutare se possa essere importante valutare una logica PI, usufruendo della parte integrale per migliorare il sistema e ad esempio accelerare il raggiungimento del setpoint . A questo punto il problema sarebbe determinare i corretti valori Kp e Ki da utilizzare nell'algoritmo poiché avrei difficoltà a organizzare in fase iniziale tarature ad anello aperto o chiuso.

 

Grazie per i vostri consigli

 

 

 

 

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"la logica da implementare è solo in funzione della temperatura del fluido vettore ( acqua ) in ingresso al condensatore, ovvero il set-point del sistema."

 

Sono ignorante su questo tipo di sistemi (e su tante altre cose!), potresti spiegare meglio com'è fatto il sistema? Meglio ancora con qualche schema di principio...

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Non riesco a però a valutare se possa essere importante valutare una logica PI, usufruendo della parte integrale per migliorare il sistema e ad esempio accelerare il raggiungimento del setpoint .

 

la parte integrale serve solo ad annullare l'errore che altrimenti non si annullerebbe mai.

Una velocizzazione del regolatore la si può ottenere con una azione diretta (feed forward) adeguatamente dimensionata.

 

La descrizione che dai del tuo sistema non è chiara. se riesci a descrivere meglio come è composto e cosa intendi regolare, forse ti potremmo dare qaulche consiglio.

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Questo  lo schema di principio

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La regolazione legge la sonda PT1000 e in funzione dell'errore rispetto al setpoint, imposta la velocità di rotazione del compressore attraverso l'inverter. In questo caso mi sembra di capire che il setpoint non viene mai raggiunto con la sola parte P e l'integrale serve proprio ad ovviare a questo inconveniente. Ma come trovare Kp e Ki corretti ?

 

 

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Avendo un po' di dati e sapendo qualcosa di fisica tecnica magari si potrebbero azzardare dei calcoli, purtroppo io non ho nessuno dei due requisiti.:)

 

In assenza di altro, una prova che si fa solitamente per identificare il comportamento di un sistema in modo non troppo "pericoloso" è quella di applicare un controllo ad isteresi (come il più semplice dei termostati), con una banda di "tolleranza" abbastanza ampia. Dall'andamento di questa prova si può dedurre qualcosa (ovviamente occorrerebbe un modello, ma volendo si può dedurre anche quello).

Ovviamente il requisito qui è essere certi di conoscere qual è il segno della variazione che si ha sulla variabile controllata a fronte di una variazione positiva dell'ingresso di controllo (cioè bisogna sapere con certezza se aumentando la velocità del compressore la temperatura da controllare aumenta o diminuisce).

 

Posto che la prova in controllo ON-OFF sull'inverter (va bene anche 0%-50%) si possa fare, hai la possibilità di registrare l'andamento della temperatura?

C'è solo quella misura o ne sono disponibili anche altre?

 

Mi pare inoltre di capire che le portate dei fluidi nel condensatore ed evaporatore non siano costanti.

Questo potrebbe cambiare molto la dinamica del sistema. Conoscendole si potrebbe fare qualcosa in termini sia di adattamento dei guadagni che di feed-forward, immagino.

 

Purtroppo parlo in modo un po' troppo "teorico" (o vago!) perché non conosco l'applicazione, ma cerco di immaginare come funziona.

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ma come trovare Kp e Ki corretti ?

 

nella mia firma c'èillink alla sezione didattica, nella sottosezione elettrotcnica trovi il mio tutorial sulle regolazioni.

Leggilo, gia nel primo capitolo ti spiega come funziona un regolatore PI(D) e come si ottimizzano i parametri Ki, Kd e Kp.

Il tutorial è scritto in modo pratico riducendo al mnimo indispensabile le formule.

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Ho letto il tutorial di Livio , molto esaustivo grazie. Se non interpreto male, la logica PI segue, per semplificare,  due principi:

  1. quanto sono distante (parte P)
  2. quanto sono veloce ( parte I ).

Per la prima parte nulla da dire. Per la seconda però il problema che intuisco è quello in parte evidenziato anche da Sandro: il carico sul condensatore non sarà mai costante e di conseguenza l'apporto della parte I dovrebbe essere influenzato da questo. Potrei forse determinare i guadagni per carico minimo, carico medio e carico massimo e poi confrontarli per trovare un buon compromesso, ma non so se può essere una buona idea, non ho esperienza.

 

Per rispondere agli altri quesiti di Sandro. Non ho la possibilità di fare delle prove per misurare quanto tempo impiega il sistema per transitare nella zona di isteresi, che comunque esiste ed è definitiva tra valore al di quale decido di lavorare al 100% e quello in cui decido di arrestare il compressore. Oppure fare prove a diverse velocità e analizzarne il comportamento. Ma anche se avessi questa possibilità, dovrei confrontarmi con il problema del variare del carico. 

 

Ha catturato la mia attenzione quanto indicato da Livio alla pagina 3, ovvero la logica fuzzy per il controllo della temperatura. Sto cercando di approfondire, ma da una prima analisi mi sembra sia più in grado di interpretare il sistema nel suo complesso e di conseguenza più adeguata alle mie esigenze.

 

 

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Credo che, prima di addentrarti in metodi più esotici, ti convenga avere familiarità con i regolatori classici.

 

Se non hai la possibilità di fare delle prove registrando almeno l'andamento della temperatura, mi pare difficile poter tarare bene il regolatore...

Che dinamiche dovrebbe avere la regolazione? Tempi di salita dell'ordine di secondi, minuti, ore...?

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L'isteresi è solitamente di 4 gradi e il tempo di transito a piena potenza è nell'ordine dei minuti 

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la logica PI segue, per semplificare,  due principi:

  1. quanto sono distante (parte P)
  2. quanto sono veloce ( parte I ).

 

 

Diciamo meglio, anche se semplifico:

  1. La componente P da una correzione proporzionale all'errore istantaneo. In teoria con un guadagno proporzionale infinito l'errore sarebbe nullo.
  2. La componente integrale è una sommatoria delle correzioni istantanee. Nella pratica l'errore istantaneo moltiplicato per un coefficiente viene sommato continuamente sino a quando l'errore è uguale a zero.

 

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Sto cercando di approfondire, ma da una prima analisi mi sembra sia più in grado di interpretare il sistema nel suo complesso e di conseguenza più adeguata alle mie esigenze.

 

Detto magsri un po' bruscamente: prima di pensare a regolatori fuzzy sarebbe il caso di conoscere a fondo le tecniche di controllo e regolazione. Quando si padroneggiano i sistemi tradizionali, che sono anche più facili da capire, si può pensare di fare regolatori fuzzy.

A meno di acquistare un controllo basato su regolatori fuzzy autoottimizzanti. Lo si applica a scatola chiusa senz doverci metter mano.

 

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Per la prima parte nulla da dire. Per la seconda però il problema che intuisco è quello in parte evidenziato anche da Sandro: il carico sul condensatore non sarà mai costante e di conseguenza l'apporto della parte I dovrebbe essere influenzato da questo

 

Nel mio tutorial spiego anche il modo pratico di tarare un regolatore PI(D).

Se non nsi è più che esperti nella taratura di regolatori di quel sistema non ci sono scorciatoie: si deve applicare quella metodologia che richiede pazienza ed applicazione.

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Avete ragione, approfondendo la logica fuzzy ho capito che sarebbe come sparare ad una mosca con un cannone ...

 

Nondimeno ( e  scusatemi se prendo questa discussione anche in senso didattico ) sono convinto che si possa mettere a punto qualcosa di più "cucito addosso" della regolazione PID.

 

Il sistema è stato progettato per un carico antagonista pari al 50% della potenza massima erogabile, e per mantenere la temperatura all'interno dell'isteresi di 4°K a cavallo dei 42°C. Teoricamente la curva della potenza dovrebbe seguire l'andamento della linea azzurra.

 

58a88f3326caf_Regulation01.png.e5675b128312a5d7345ec0b4fa1f79dc.png

 

Nella realtà il carico antagonista non potrà mai essere uguale a quello utilizzato nel dimensionamento. Di conseguenza per mantenere i 42°C il sistema dovrà, istante per istante, erogare una potenza diversa dal 50%. La variazione di carico è consistente, l'escursione, escludendo i transitori, varia circa dal 15% al 100% .

 

Per questo motivo temo che i guadagni possano creare anomalie quando il carico migra verso gli estremi, innescando tutte i tipici problemi conosciuti di un sistema PI non ben calibrato.

 

Ho provato a immaginare un sistema diverso, controllato direttamente dal codice.

 

  1. Il sistema parte con erogazione 100% poiché la temperatura sarà quella ambiente.

  2. Il sistema arriva alla soglia del 40°C a automaticamente imposta l'erogazione della potenza al 50% poiché è il dato corrispondente al carico teorico. Il sistema impiega circa 30" per portarsi a regime.

  3. Il sistema legge a questo punto la nuova temperatura e riproporziona l'errore rispetto alla potenza effettivamente erogata il quel momento, impostando il nuovo valore.

 

Es.

 

Lettura

Temperatura °C

Errore °C

Errore% (e1)

Velocità iniziale % (v1)

Nuova Velocità % (v2)

1

41

-1

-25

50

75

2

42,2

0,2

5

75

70

3

41,8

-0,2

-5

70

75

4

41,5

-0,5

-12,5

75

87,5

5

41

-1

-25

87,5

112,5

 

In pratica v2=v1-e1

 

In questo modo credo che, oltre a controllare l'errore rispetto al setpoint, possa gestire in maniera mirata i guadagni rispetto al carico. 

 

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sono convinto che si possa mettere a punto qualcosa di più "cucito addosso" della regolazione PID.

 

Certamente. Il regolatore PID è il regolatore più semplice ed universale, facile da implementare e da ottimizzare, ma con certi limiti.

 

Un regolatore fuzzy, se ben fatto, è l'ideale per i controlli di temperatura generalizzati.

 

Modellizzando l'impianto e facendo un ottimo osservatore puoi realizzare un regolatore ottimizzato per quel processo.

Se te la senti, puoi sempre farti un simile regolatore dove la componente di reazione è ridotta al minimo e lavora quasi esclusivamente la parte di regolazione diretta.

Quanto guadagni in precisione e velocità di risposta rispetto ad un semplice PI(D)? Questo lo si può valutare solo avendo sott'occhio direttamente tutto il sistema completo.

 

Quote

In pratica v2=v1-e1

 

Se così fosse basterebbe un controllo proporzionale, cosa che non è ammissibile.

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