Frage zum PID

Diskutiere Frage zum PID im Grundsätzliches Forum im Bereich Fragen und Tipps; Guten Tag, nachdem ich jahrelang verschiedene Vollautomaten besaß (Saeco Trevi, DeLonghi Autentica), erwarb ich vor kurzem eine Lelit Anna. Ich...

  1. #1 Coffee-Shot, 03.06.2020
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    Guten Tag,

    nachdem ich jahrelang verschiedene Vollautomaten besaß (Saeco Trevi, DeLonghi Autentica), erwarb ich vor kurzem eine Lelit Anna.

    Ich komme mit der Maschine mittlerweile gut zurecht, nur verwundert mich das Verhalten des PID:

    Wenn ich sie in der Früh einschalte, heizt sie zunächst das Wasser auf 101 °C auf, um danach langsam auf die eingestellten 96 °C zu fallen. Ich dachte, der Sinn eines PID liegt darin, das Wasser nur auf die eingestellte Temperatur zu heizen. Liegt da eine Fehlfunktion vor, oder soll das so sein?

    Vielen Dank!

    Mit freundlichen Grüßen

    Coffee-Shot
     
  2. #2 Espressojung, 03.06.2020
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    Wenn die Maschine aufheizt, dann schaltet die Heizung zwar bei der eingestellten
    Temperatur (96°C) ab, aber die Energie die noch im Heizelement in Form von Wärme
    immer noch gespeichert ist, wird noch an das Wasser abgegeben.
    Das liegt an der Trägheit des "Systems" beim Aufheizen aus dem "kalten Zustand der Maschine".
    Ist die Maschine einmal auf Betriebstemperatur dann sollte die Hysterese kleiner ausfallen (z.B. ± 1-2°C.
     
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  3. #3 TanteTim, 03.06.2020
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    Sogenannter Überschwinger, evtl kannst du das beheben indem du den P-Wert nach unten korrigierst (oder man lässt es so).
     
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  4. #4 Espressojung, 03.06.2020
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    Aus dem kalten Zustand heraus bring das aber nichts ==> dann schwingt sie halt von 90°C z.B. auf 95°C. (96°C auf 101°C)
     
  5. #5 faustino, 03.06.2020
    Zuletzt bearbeitet: 03.06.2020
    faustino

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    > die Energie die noch im Heizelement in Form von Wärme immer noch gespeichert ist

    Du denkst vermutlich an Thermostate, die das Heizelement bis zum Abschalten mit voller Leistung laufen lassen, z.B. 1400W. Dann steckt im Moment des Abschaltens noch spürbar Energie drin. Ein PID macht das nicht. Wenn der das Heizelement abschaltet, ist es nicht mehr viel wärmer als das Wasser (dann lief es davor mit 5W und davor mit 10W usw.).

    Überschwinger von 96°C auf 101°C Grad sind das Ergebnis eines falsch konfigurierten Reglers (z.B. falscher D-Anteil: PID projiziert den Trend nicht weit genug in die Zukunft) oder eines zu einfach gestrickten Reglers ohne Anti-Windup. Verschiedene Situationen in Espressomaschinen (Aufheizen; anhaltende aufgezwungene Störungen wie Dampf) kann die reine PID-Regelung nicht gut lösen. Beim Aufheizen bleibt die Temperatur einige Minuten unter dem Sollwert, d.h. es gibt einen anhaltenden Fehler. Der integrale Anteil (das I in PID) integriert Fehler. Der I-Anteil wächst also minutenlang und ist am Ende des Aufheizens potentiell zu groß. Das nennt man „Integralen Wind-Up“. Das Normalmaß für den I-Anteil am PID-Output wäre der Wärmeverlust der Maschine an die Umgebung, z.B. 5% der Nennleistung - ein kleiner Wert. Der I-Anteil kann nur durch einen Vorzeichenwechsel des Fehlers (ein anderes Wort für Überschwingen) wieder sinken - so ist die PID-Regelung definiert. Also muss es Überschwinger geben, wenn der I-Anteil einmal zu groß geworden ist.

    Da reine PID-Regelung für das Hochfahren nicht optimal ist, und das Abschalten des I-Anteils auch dumm wäre, haben die meisten Regler für das Hochfahren Tricks auf Lager, d.h. verschiedene Variationen von einstellbarem "Anti-Windup". Die einfach gestrickten Regler wie die in Lelits haben das nicht.
     
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  6. #6 Espressojung, 03.06.2020
    Espressojung

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    O.k. ich danke dir für die Wissenschaftliche Erklärung.
     
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  7. Pflunz

    Pflunz Mitglied

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    Es kann allerdings auch ein Feature sein. Beispielsweise ist die Lelit Bianca bekannt dafür, trotz E61er Brühgruppe durch anfängliches Überheizen schneller in Bezugstemperatur zu kommen.
    Zu Beginn ist ja die Brühgruppe recht kalt, weshalb das zu heiße Wasser dort quasi auf die richtige Temperatur abgekühlt wird, so dass man vermutlich auch vor "fester" Temperatur beziehen kann.
    Zumindest die aktuellen Lelits haben auch einen Parameter, ab welchem der PID Regler anfängt zu regeln. Bei der Elizabeth ist der Standardmäßig auf 16°C eingestellt, also erst ab 16°C unter der eingestellten Temperatur wird das PID aktiviert, davor wird dauer geheizt. Das hilft auch den aufintegrierten Fehler klein zu halten.
     
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  8. cbr-ps

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    Nicht bei den kleinen, die sind wie von @faustino bemerkt einfach nur billig gemacht. Ist halt so am unteren Ende der Preisskala.
     
  9. Menne

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    Beim einschalten sollte das ja eh keine Rolle spielen, weil die Maschine eh über das Boiler heizen hinaus gewärmt werden sollte.
    Bisl mühsam fand ich die Überschwinger immer nur nach dem Espresso machen - Temperaturabfall - Überschwinger - Abkühlen - nächster Espresso.
    Hätte man aber bestimmt irgendwie besser einstellen können, wenn man kann :D
     
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