Pid o altro

[davide1982]

Salve a tutti,

vorrei capire se qualcuno può darmi una propria opinione sul controllo che vorrei realizzare e delle dritte per implementarlo o se esiste qualcosa di già fatto e testato.

Data una temperatura in ingresso e un set point e un proportional range, devo pilotare una uscita da 0 a 1000.

In pratica se la temperatura e’ 20 gradi e il set point e’ 25 e il proportional range 5 l’uscita incomincerà piano piano a portarsi ad aumentare.

se utilizzassi un pid l’uscita sarebbe in continuo cambiamento e non va bene, perché se ho una valvola riduco il suo tempo di vita, quindi agisco con un clock. Più la differenza tra valore letto e set point e’ alta e più veloce sarà il clock e maggiore sarà l’azione in uscita. Più piccola e’ la differenza è più lenta e minore sarà la variazione dell’uscita.

Il proportional range aumenta o diminuisce l’azione in uscita ogni qualvolta il clock scatta.

Quindi l’uscita da 0 a 1000 aumenta o diminuisce a step e non   In maniera continua e molto invasiva come fa il pid.

Non so se questo tipo di controllo ha un nome e se è già stato realizzato, oppure se esiste qualcosa che si avvicina.

Ringrazio in anticipo tutti.

 

 

[batta]

12 minuti fa, davide1982 ha scritto:

se utilizzassi un pid l’uscita sarebbe in continuo cambiamento e non va bene, perché se ho una valvola riduco il suo tempo di vita

 

12 minuti fa, davide1982 ha scritto:

Quindi l’uscita da 0 a 1000 aumenta o diminuisce a step e non   In maniera continua e molto invasiva come fa il pid.

 

Ma sei davvero convinto di questo? Una regolazione a step è meglio di una regolazione continua? Permettimi di dissentire.

Non ho mai rovinato una valvola per averla controllata in modo continuo.
Poi, se vuoi modificare la posizione della valvola solo ad intervalli regolari, ti basta agire sul tempo di campionamento del PID. Se richiami il PID ogni 5 secondi, la valvola riceverà un nuovo riferimento ogni 5 secondi.

[Marco Mondin]

Infatti! Concordo con Batta! I sistemi termici di solito lavorano su tempi talmente lunghi che un PID non necessita per forza di una frequenza di campionamento sull'ordine dei KHz, la sua frequenza può tranquillamente stare tra 0.1 e 1Hz in alcuni casi anche meno di 0.1Hz.

Per il controllo della temperatura i PID sono i sistemi ad oggi più usati, poi se ne possono fare versioni un po' modificate ed ibride, con parte predittiva su un modello matematico del sistema per ridurre l'azione del PID, renderlo più rigido mantenendolo al contempo stabile, ma il gioco deve valere la candela. A volte ci sono dietro tante ore di studio su Matlab/Octave o simulazioni di altro genere.

Modificato: 22 febbraio 2020 da Marco Mondin

[leleviola]

Scusa ma il PID mi sembra la regolazione ideale, l'attuatore finale che attua il riscaldamento cos'è? una valvola proporzionale, un contattore statico, nel caso della valvola proporzionale coomandata con uno 0-10V piloti l'uscita analogica direttamente con l'uscita della funzione PID, nel caso di un contattore statico che comanda per esempio un gruppo di resistenze di riscaldamento comandi il contattore statico con un uscita PWM comandata direttamente dall'uscita del PID con un tempo ciclo del PWM di un secondo e il contattore statico alimenta il gruppo di riscaldamento per il tempo necessario attuando la modulazione necessaria e richiesta dal PID.

Tu dici che la regolazione PID varia di molto, ma tale regolazione è fatta di tre componenti ben distinte non solo del guadagno, in genere bastano le prime due ma tutto sta nel fare il giusto affinamento dele tre componenti magari facendo fare una bella procedura di autoparametrizzazione del sistema oppure se sei bravo riesci a fare un affinamento manuale dei tre parametri, tutto sta nel trovare le giuste impostazioni del sistema. Se ti affidi solo al guadagno non ce ne caverai mai le gambe e ovviamente il sistema non sarà stabile, sarà come una regolazione ON OFF con due soglie di isteresi con tutte le dovute conseguenze e le oscillazioni inevitabili del caso. Non ricordo dove ma ci sono dei tutorial sul forum a riguardo, @Livio Orsini di sicuro saprà darti le giuste dritte a riguardo

Modificato: 22 febbraio 2020 da leleviola

[Livio Orsini]

2 ore fa, Marco Mondin ha scritto:

Infatti! Concordo con Batta!

 

Anch'io.

 

2 ore fa, davide1982 ha scritto:

proportional range 5 l’uscita incomincerà piano piano a portarsi ad aumentare. se utilizzassi un pid l’uscita sarebbe in continuo cambiamento e non va bene

 

Per prima cosa se correggi solo in proporzionale non raggiungerai mai il valore di consegna.

Secondariamente se la variabile controllata, in questo caso la temperatura, ha variazioni apprezzabili significa che il regolatore non è ben ottimizzato.

Un regolatore discreto di temperatura, o di altra variabile, dovrà avere dovrà avere un tempo di cambianmento sicuramente molto minore del tempo di risposta del sitema, ma se il campionamento è troppo veloce è inutile.

 

Un regolatore che vuole annullare l'errore deve necessariamente avere una regolazione almeno integrale; non per niente gli yankees chiamano "reset" l'integrale, proprio perchè azzera l'errore.

 

In alcuni casi si usano regolatori PID in cui il guadagno proprozionale non è fisso ma varia  in funzione dell'entità dell'errore o della derivata dell'errore.

Però per realizzare regolatori di questo tipo è indispensabile dominare molto bene sia il problema sia le tecniche di regolazione.

 

Magari se dai più date e descrivi meglio la tuia applicazione si può darti consigli più mirati e puntuali.

[davide1982]

Grazie mille per i consigli.

la mia applicazione ha in ingresso una sonda di temperatura NTC e in uscita ho una valvola proporzionale f0-10 Vdc.

L’operatore deve inserire la temperatura desiderata e la valvola deve poter regolare la temperatura nella condotta desiderata.

Con un segnale unico di uscita piloto due valvole proporzionali una lavora in positivo e una in negativo (ossia se una e’ aperta l’altra e’ chiusa), una valvola prende aria da fuori dell’edificio e una dall’interno dell’edificio.

Quindi se la temperatura che voglio e’ di 30 gradi, ad esempio, se fuori e’ freddo prenderò aria sempre dall’interno, mente se fuori e’ caldo prenderò aria anche da fuori.

Inizialmente dicevo di voler utilizzare un controllo diverso dal pid solo perché essendo un processo molto lento non ha senso variare la posizione delle valvole di continuo ma basterebbe solo ogni tanto, visto che la temperatura esterna cambia veramente lentamente.

Ma dopo aver letto i vostri suggerimenti utilizzerò un controllo pid, ovvio che deve essere ben regolato affinché sia il più lento possibile e che la parte proporzionale non sia troppo repentina.

 

Grazie mille.

[pigroplc]

3 ore fa, davide1982 ha scritto:

in uscita ho una valvola proporzionale f0-10 Vdc.

davide1982,

nella regolazione della posizione di circuiti oleodinamici uso un clock di 4 ms, quindi ogni 4 ms il valore di pilotaggio della valvola può cambiare, e gli impianti lavorano da anni, quindi direi che cambiare il pilotaggio delle valvole proporzionali non le danneggia, che ne dici?

 

Ovviamente il tuo controllo di temperatura ha una inerzia decisamente superiore. 

[leleviola]

48 minuti fa, pigroplc ha scritto:

Ovviamente il tuo controllo di temperatura ha una inerzia decisamente superiore. 

decisamente superiore tanto da far sembrare superflua la regolazione PID

e in questo caso forse davvero lo è visto quanto è rilevante l'inerzia del sistema, il dubbio è davvero lecito,

insomma nel tuo caso la componente disturbo esterno sarebbe davvero rilevante e magari andrebbe fatta ogni volta o quasi una procedura di autotuning del sistema per diminuirne forse l'effetto disturbo esterno

Modificato: 23 febbraio 2020 da leleviola

[Marco Mondin]

1 ora fa, pigroplc ha scritto:

nella regolazione della posizione di circuiti oleodinamici uso un clock di 4 ms, quindi ogni 4 ms il valore di pilotaggio della valvola può cambiare, e gli impianti lavorano da anni, quindi direi che cambiare il pilotaggio delle valvole proporzionali non le danneggia, che ne dici?

Beh! Se è per questo noi usiamo per controllare in posizione assi idraulici un PID a 1ms su valvole proporzionali, ma sono valvole con cassetto controllato da un solenoide.
Una valvola proporzionale per il riscaldamento potrebbe essere motorizzata quindi con caratteristiche di durata diverse. Tuttavia le vecchie centraline per il controllo della temperatura con sonda esterna usate nel riscaldamento civile, avevano a tutti gli effetti un PID che lavorava su una valvola motorizzata, con tre potenziometri si regolavano i vari coefficienti.
Misurando la temperatura esterna di un'abitazione regolavano la temperatura dell'acqua del riscaldamento e senza un termostato interno si poteva mantenere una temperatura pressoché costante.
Oggi si usano i termostati interni e la temperatura acqua quasi sempre costante.

[Livio Orsini]

1 ora fa, Marco Mondin ha scritto:

Una valvola proporzionale per il riscaldamento potrebbe essere motorizzata quindi con caratteristiche di durata diverse.

 

In un sistema del genere l'inerzia è di almeno decine di minuti, quindi tutto il sistema va adeguato.

Nei controlli di questo genere è pagante lavorare con un modello ed un osservatore, molto feedforward e poco aggiustanggio di reazione.

Però se non si ha la possibilità di usare un modello noto e collaudato il vecchio e robusto regolatore PI(D) può dare ottimi risutati se ben ottimizzato.

[Marco Mondin]

3 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

Però se non si ha la possibilità di usare un modello noto e collaudato il vecchio e robusto regolatore PI(D) può dare ottimi risutati se ben ottimizzato.

Infatti... Solo che se non si ha un modello già noto, crearne uno richiede un certo impegno, che sovente non viene poi ripagato o viene svalutato.
Un modello magari finisce in un solo o pochi formuloni che occupano poche righe di codice! Quando le guardano pensano che essendo poche non abbiamo magari alle spalle giorni di studio su carta o software matematici, simulazioni etc... Tutto quello non viene minimamente preso in considerazione.
Vige un po' la mentalità 4 righe di codice === tempo per digitare i tasti per quelle 4 righe!