PID-Regelung mit Microcontroller statt PID?

Re: PID Regelung

Ich habe mir das Brewtus-Kompendium mal durchgelesen und fühle mich in meiner Meinung absolut bestätigt. Es kommt auf die Temperatur am Brühkopf an und die bleibt auch bei Zweipunktregelung sehr konstant. Und das bereits nach 35 Minuten. Bei PID-Regelung ist er auch nach 60 Minuten noch nicht bei seiner Zieltemperatur! Außerdem hat der Schreiber sich bei Zweipunktregelung scheinbar nach 39Minuten einen Latte Macchiato genehmigt (Erst Dampf abgelassen, dann Espresso bezogen)

Gruß, Andreas

 

Re: PID Regelung

Du besitzt eine CC, oder? Da hast Du immerhin den Vorteil, daß in der Wärmeübertragungskette Stellglied->Sensor keine freie Konvektion auftritt, sprich: die Totzeiten sind kürzer. Aber auch da wird der Vorteil eines PID-Reglers gegenüber einem besseren Zweipunktregler marginal sein.

Gruß, Andreas

 

Re: PID Regelung

Na, dann ist ja alles klar: Hoher I-Anteil. Mensch, daß da keiner drauf kommt!

Dann machs doch mal.

Viel Spaß beim zwischen 80 und 120 Grad heißen Espresso!!

Gruß, Andreas

 

Re: PID Regelung

Der Zweipunktregler heizt bis zum Erreichen der oberen Schalttemperatur mit voller Leistung. Wie soll ein PID-Regler da schneller sein? Zumal, wenn Du den I-Anteil herunternimmst, um den P-Anteil anzuheben, wird die Leistung am Stellglied verringert, je näher die Temperatur ihrem Sollwert kommt. Die Maßnahme macht das System also eher langsamer. Wo ist Deine Faustformel her?
Zugegebenermaße schießt der Zweipunktregler prinzipbedingt leicht über das Ziel hinaus, aber wenn die Schwankung für die Anwendung im Rahmen bleibt, wen kümmert es?
Die Anlegethermostate der CC haben eine abartig hohe Hysterese. Trotzdem macht die sie für die Anwendung nicht unbrauchbar, und das, obwohl die Espressoanwendung nur kleine Toleranzen verträgt. Mach aus den über 8 Grad Schalthysterese der CC 1-2 Grad und Du hast eine Temperaturkonstanz, die so gut ist, daß Du mit 20 kaskadierten PID-Reglern und Innenboilertemperaturmessung kein besseres Ergebnis mehr in die Tasse bekommst. Ist es nicht das, was zählt?
Gruß, Andreas

 

also...*g* um aus der praxis zu sprechen: ein zweipunktregler ist eine feine sache: es gibt keinen regler, der schneller anspricht (beim verlassen der zulässigen schalthysterese), als einen zweipunktregler. der macht nämlich sofort auf 100% und schaltet erst beim überschreiten des zweiten schlaltpunktes wieder aus. die nachheizzeit müsste also bei der bemessung der regelgüte berücksichtigt werden. von der regelgüte ist der pi/pid-regler ungeschlagen, aber auch komplex einzurichten (auch autotune funktioniert nur innerhalb bestimmter parameter)

wieso alle anderen sensoren als pt 1000 nur bis 120grdc gehen, ist mir ein rätsel. thermoelement typ k geht bis ca. 1200grdc, pt 100 bis ca. 850grdc auch ein ni 100 hat einen ausreichenden temperaturmeßbereich. ich würde für die µC-programmierung ein thermoelement nehmen, nicht alle controller können mit widerständen am eingang umgehen. entsprechende tabellen gibts bei der nist (nach its-90 suchen). das ist zwar nicht linear, aber vollkommend ausreichend für den täglichen gebrauch.
der meßort hängt von den temperaturverlusten in deinem system ab. wenn du kaum bis geringe verluste hast, wird es reichen, im kessel oder gar am kessel zu messen. wenn du hohe verluste hast, müsstest du entweder die temperatur hochnehmen oder anderswo messen, wobei du die totzeit der regelstrecke beachten musst (eg: du verlierst auf dem weg zum brühkopf 20k, aber durch das heiße wasser wird der verlust geringer - wenn du den regler jetzt über den brühkopf messen lässt, kommt das wasser erst zu kalt an, dann zu heiß).

der fertige sourcecode für nen regler wird dir viel arbeit abnehmen.

 

Re: PID Regelung

Was heißt "Wie ein Irrer", warum "eine Sekunde halten" und danach "deutlich darüber hinauszuschiessen"? Wo passiert so etwas? In einer Espressomaschine mit Zweipunktregler? Dann hätten hier 99,9% der Maschinen im Board (tief geschätzt) ein akutes Problem, das sie aber nicht haben.

Daß ein PID-Regler eindeutige Vorteile gegenüber anderen Reglern hat, ist bereits in meinem Kopf, aber...

... diese Regelungstechnikstudenten lernen hoffentlich den geeignetsten Regler für eine Anwendung auszuwählen, dumm sind die schließlich alle (die Regler). Ein Zweipunktregler ist für eine Temperaturregelung mit hohen Totzeiten jedenfalls eine sehr intelligente Wahl (Und deswegen auch die häufigste).

Gruß, Andreas

 

diese studenten lernen übrigens mit als erstes folgenden grundsatz: immer nur so genau wie nötig, nicht so genau wie möglich - auch in bezug auf reglungen 8)

 

Na, dann kann ich ja beruhigt schlafen gehen :wink:

Gute Nacht, Andreas

 

ich würde eher zu elektroden gehen. metall sollte vollkommen ausreichen, da die spannung recht niedrig ist. elektrolyse sollte also im schneckentempo vorgehen. ohne großen aufwand kannst du stand min und/oder stand max ermitteln (tank, tropfschale. im tank brauchst du zwei elektroden: eine als bezugspunkt, eine zur ermittlung des schaltpunktes. bei der tropfschale reicht ein kontakt, da du die schale selbst als bezug nehmen kannst, sofern sie aus metall ist.)
schwimmer hätten aber natürlich den vorteil, daß du einfach kontinuierlich messen kannst - brauchst du aber imho nicht.

reedkontakte wären elegant für den tank, aber für die tropfschale nix, wegen dem kleinen hub.

 

PID Regelung

Also ich möchte nach einem anderen Algorythmus zur Regelung fragen:
* Die Verluste, die die Umwelt einem 2kreiser bescheren, kann man ermitteln
* Es müßte also möglich sein, die Regelung auf 2 Prinzipien aufzubauen:
- zum einen knapp die Menge an Energie ständig hineinschicken, die die Umwelt entzieht
- Regelung um den Rest zu erledigen
* Ich verspräche mir davon, daß evtl Überschwinger minimal sind, den Zusatzaufwand schätze ich als gering ein.
* Beim Kaffeebezug kann man ja auch vorsorglich ein wenig mehr heizen
Also eine vorausschauende Regelung, denn das passieren wird ist ja berechenbar oder ??

 

Re: PID Regelung

Gut, genau das macht ja ein PID-Controller, wenn er einmal läuft. Wenn man den auf einem Mikrocontroller implementiert, würde ich ihn so programmieren, daß er unterhalb einer bestimmten Grenztemperatur die Heizung voll anschaltet. Beim Überschreiten dieser Grenztemperatur muss man dann versuchen, den PID-Regler so zu initialisieren, daß ein stetiger Übergang stattfindet (Zustandsgröße des I-Anteils so initialisieren, daß D-Anteil 0 ist). Da stellt sich dann wieder die Frage nach Aufwand und Nutzen.

Interessieren würde es mich aber auch, so etwas einfach mal zu probieren. Hat eventuell jemand noch eine DAQ-Karte herumliegen, die eventuell auch noch Matlab-kompatibel ist? Geht das auch mit Lego Mindstorms?

Gruß, Andreas

 

Moin,

wenn ich mal kurz das Zweipunkt-versus-PID-Gefecht für die kleine Verständnisfrage eines auf diesem Sektor eher Ahnungslosen unterbrechen darf...

Zweipunktmessung heißt doch in diesem konkreten Falle, daß man zwei in Reihe geschaltete simple Thermostate hat, die jeweils ab einer bauartbedingten Temperaturschwelle quasi einen Schalter umlegen -- eines schaltet bspw. unterhalb von 90 Grad die Heizung ein, das andere oberhalb von 100 Grad wieder ab. Oder?

Bei mir steckt nur ein Thermostat im Boiler, das jedoch zwei (variabel verstellbare, edit: einer ist variabel, der andere bewegt sich relativ dazu mit hoch bzw. runter) Schaltpunkte hat. Wäre dieses Regelsystem als äquivalent zu oberem zu bezeichnen, wenn es exakt auf denselben Schwellenwerten (90 bzw. 100 Grad) stünde (mal abgesehen davon, daß obige Meßpunkte örtlich auseinanderliegen)?

Und zuguterletzt: Wenn ich nun anstelle des Thermostats einen Thermoelement in den Boiler stecke und (meinethalben mit dem Atmel-Devboard) einen simplen Softwareregler stricke, der bei 90 bzw. 100 Grad über ein SSR die Heizung an- bzw. ausschaltet, ist das doch ebenfalls funktional äquivalent, oder?

Wenn ich nicht bis hierhin irgendwo einen Denk- oder Verständnisfehler eingebaut habe, dann ist für mich eigentlich das ursprüngliche Ansinnen von emc2 doch sehrwohl ein nicht ganz unsinniges. Vielleicht mag der Aufwand hinsichtlich der Temperaturstabilität nicht für jedermann gerechtfertigt erscheinen, aber die Tatsache, daß man die Zieltemperatur bequem verstellen kann, würde mir schon vollkommen ausreichen. Wenn ich mal an die meilenweit auseinanderliegenden Schaltpunkte bei manchen Einkreisern denke, fände ich dort auch allein eine anpassbare Hysterese sehr lohnenswert.

Hätte ich sogar, aber die Matlabfritzen haben die DAQ-Toolbox mal wieder nur für Windows im Angebot... :evil: Wenn das für Dich kein systembedingtes Ausschlußkriterium ist, kannst Du aber auch bspw. Deine Soundkarte als ADC nutzen (das sieht die Toolbox bereits vor) oder via ActiveX-Controls mit Deiner DAQ-Karte schwatzen; und sonst blieben natürlich noch die C-Bindings...

Kann vielleicht einer von den Elektrojungs und -mädels ganz ganz grob sagen, was man neben dem blanken Vorhandensein von Temperatursensor und ADC noch bedenken/voraussetzen muß, um damit auch sinnvoll Temperaturmessungen vornehmen zu können?

Laienhafte Grüße
Martin

 

Du kannst an Deiner Linea 2 Schaltpunkte verstellen? Das würde mich wundern.... m.W. ist das Linea Thermostat ein engtoleriertes Spezialthermostat mit einer Schalthysterese von ca 2 Grad. Diese Hysterese ist nicht verstellbar. Nur in der Mitte des Thermostats kannst Du über eine Stellschraube den Einschaltpunkt verstellen.

Ein Thermostat funktioniert so: bei Erreichen der Grenztemperatur löst es aus und unterbricht den Stromfluss zur Heizung. Bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur klinkt es sich wieder ein. Je kleiner der Unterschied, desto teurer ein mechanisches Thermostat.

Greetings \\//

Marcus

 

Moin Marcus,

nee, kann ich nicht voneinander unabhängig -- war schlecht ausgedrückt und ist oben korrigiert.

Das Thermostat selbst reagiert angeblich in einem Fenster von 0.1 Grad. Die 2 Grad beschreiben wohl eher das maximale effektive Fenster am Auslaß der älteren LMs (wie meiner) mit außenliegenden MVs.

Nur am Rande: das ist nicht die Einstellschraube, sondern der Kontakt für den "anderen" Schaltzustand. Eingestellt wird an der äußersten Distanzschraube. Siehe hier und das entsprechende Bild darüber.

Gruß
Martin

 

Funktionell absolut äquivalent und genau das meinte ich. Eine kleinere Hysterese und vor allem eine verstellbare Temperatur wären Modifikationen, die bei den meisten kleinen Einkreisern schon eine gigantische Verbesserung darstellen würden. Ein PID-Regler hätte dann bezüglich der Temperaturreproduzierbarkeit nur noch marginale Vorteile, bezüglich der Aufheizzeit sogar Nachteile.

Na, so ganz laienhaft können die Grüße dann auch nicht sein. Wer so viel über ADC und Matlab weiß, kann kein regelungstechnischer Vollaie sein :wink: .

Gruß, Andreas