Regulacja grzania dużej młocy...

Mam pewien problem z regulacją temperatury. Jest to przeponowe wyżarzanie drutu w retorcie za pomocą grzałek elektrycznych 3x30kW. Do tej pory procesem sterował stary układ, który był bardzo ubogi w możliwości konfiguracyjne np. wybór innej temperatury wyżarzania niż zaprogramowana (na stałe). O klepiących (i rozklepujących się) stycznikach już nie wspomnę. Styczniki zostały wymienione na ssr'y. Teraz przyszła kolej na sterowanie tymi 30kW grzałkami. Zaplanowałem użycie PID - wcześniej budowałem układ grzejny, mniejszej mocy, który bardzo ładnie działał. Mając te wcześniejsze doświadczenia zbudowałem sterowanie diy oparte na regulacji PID. Problem jest w tym, że nie udaje mi się dobrać nastaw. Ciągle są spore (niedopuszczalne w procesie) oscylacje wokół SP. Piec niestety ma dużą bezwładność. Po wielu próbach okazało się, że aby utrzymać stałą temperaturę musi być zawsze 30% mocy na grzałkach, PID natomiast zawsze po przekroczeniu SP zmniejsza moc za szybko i co najważniejsze nie włącza z powrotem mocy gdy temperatura spada (po przekroczeniu) do SP. A musi tak robić bo inaczej znowu spadnie za bardzo poniżej SP. Być może po prostu PID się nie nadaje do układu o tak dużej bezwładności?

Reply to
Marek
Loading thread data ...

skoro masz oscylacje to źle ustawiłeś parametry PIDa ( stawiam na za duże P, za małe I, D sobie daruj) , swoją drogą ssr wysterowuje się PWMem a nie on-off napisz jakie masz parametry pida i jaki jest czas układu

Reply to
Jeffrey

No, że pid oscyluje bo ma źle ustawione parametry to wiem :). Oczywiście ssr jest sterowany pwm, napisałem , ze on off? Co do wartości P (I iD ustawiłem na 0 w ogóle), dla P żadna z zakresu

0.5-100 nie pomaga, zawsze pojawiają się oscylacje które albo przegrzeją albo przestudzą. Czas rekreacji układu to około minuta.
Reply to
Marek

tak mi jakoś z kontekstu wynikło - jak widać niewłaściwie

minuta to wcale nie jest długo opisz dokładnie jakie parametry ustawiasz bo te PIDy to firmy sobie różnie programują, generalnie chodzi o to żeby układ na P delikatnie niedociągał wtedy I załatwia resztę z minutową reakcją to ze 2 dni trzeba posiedzieć żeby potestować, załączasz wszystkie grzałki na raz czy w kaskadzie? jak są za duże grzałki to też ciężko ustawić. jeszcze napisz jak połączyłeś elektrycznie, ja najczęściej spotykam się z układem że grzałki są połączone w trójkąt lub gwiazdę bez zera, stycznik załącza całość ale bezpośrednio idzie tylko jedna faza a dwie pozostałe przez tyrystory ( stycznik musi być bo tyrystory przepuszczają napięcie szczątkowe a przy przebiciu mogą zwierać cały czas)

Reply to
Jeffrey

Ten pid jak i cały sterownik to układ własnej produkcji, algorytm pid (w C).gotowy z sieci, Odpowiedź z niego (0-100%) steruje pwm'emen grzałek. Jeśli chodzi.o same.nastawy P to zawsze się tworzą w tym przypadku ascylacje, bo po osiągnięciu SP przy samym P ijego odpowiedź się zeruje, a zero (mocy) od razu powoduje spadek grubo poniżej SP. Metodą prób i błędów doszedłem do.stabilnošci dodając zawszę stałą wartość do odpowiedzi z samego P. Tylko to mnie nie urządza, bo dla każdej innej zadanej temp. musiałbym wyznaczać tą stałą.

Połączone są w gwiazdę. Najpierw grzeją wszystkie a po usiągnieciu przez poszczególne grzałki ich max temp. dopuszczalnej układ załącza je osobno pilnując aby grzały równomiernie bo mają tendencję do nierównomiernego rozgrzewania się. Temp. grzałek jest ok. o 80° wyższa niż badana (PV pida) temp. wsadu (w retorcie).

Reply to
Marek

Z przemęczenia głupoty wypisuję.... Skoro dodałem stała do odpowiedzi P, to przecież bteraz wystarczy tak dobrać P (tylko przy samym P, reszta 0) aby zatrzymało się poniżej SP a później próbować podciągnąć dobierając D. Muszę jeszcze raz spróbować, obawiam się teraz ze jednak D nie było wyzerowane stąd te ciągłe oscylacje. Kluczowe pytanie jest takie: czy przy takiej bezwładności pieca jak uda mi się dobrać nastawy dla jednego SP to czy te same nastawy będą dobre dla innego SP? W poprzednim układzie grzewczym, w którym miałem do czynienia z pid było grzanie w zakresie 30-90° i praktycznie jedne nastawy sprawdzały się w tym zakresie bardzo dobrze. Teraz inny układ, inna dynamika i inny zakres temperatur....

Reply to
Marek

Dokładnie tak. Przy on/off prawdopodobnie jest tak, że najmniejsze z możliwych p i tak jest za duże.

Reply to
PeJot

Użytkownik "Marek" napisał w wiadomości grup dyskusyjnych: snipped-for-privacy@news.neostrada.pl...

Masz taka metode Zieglera-Nicholsa: wylaczamy I oraz D, podkrecamy P az do uzyskania oscylacji, mierzymy to wzmocnienie krytyczne i okres oscylacji po czym

‒ regulator PI: Kp =0.45∗Kpkr , Ti = 0.85∗Tosc ; ‒ regulator PID: Kp = 0.6∗Kpkr , Ti = 0.5∗Tosc , Td = 0.12∗Tosc ;

Tak sie wydaje, ze twoj obiekt ma parametry dynamiczne malo zalezne od temperatury. Czyli parametry regulatora powinny byc dobre w szerokim jej zakresie.

Jesli sie czegos bac, to a) zmiennej ilosci drutu - co wplywa na bezwladnosc ukladu, b) nieliniowej regulacji zasilania - sterujesz przekaznikami PWM, ale w jakims duzym okresie -grupowo czy fazowo ? Bo przy fazowej, to zaleznosc mocy od kata wyzwolenia jest nieliniowa, wiec inaczej sie piec reguluje jak pracuje na pol gwizdka, a inaczej jak na 90% ..

J.

Reply to
J.F.

Próbowałem tą metodą, oscylacje zaczynają się przy około wartości P=20 z tym, że oscyluje już pod SP (co jest dziwne), okres oscylacji

480 sekund, co daje I ze wzoru na absurdalnym poziomie dającym jeszcze większe oscylacje.

Na razie jak najlepszy wynik i stabilność daje P=20 i dodawanie stałej=30 przy lub powyżej SP (gdy wyjście z P daje 0}.

Grupowo.

Reply to
Marek

Dnia Tue, 30 Jun 2015 00:01:52 +0200, Marek napisał(a):

Jak rozumiec "juz pod SP" ? Jeszcze nie doszlo do zalozonej temperatury i juz oscyluje ?

Na pewno dobrze nastawiles ? Metoda sprawdzona przez pokolenia i powinna zadzialac, to w koncu zwykly piec, zaden dziki obiekt.

Jesli dobrze rozumiem - to te stala powinien ci dodac czlon I, po pewnym czasie oczywiscie.

J.

Reply to
J.F.

Dokładnie, a jeśli dobrze rozumiem proponowaną metodę oscylować musi przechodząc przez SP (i musi być stała amplituda i okres).

No generuje sobie wykres temp, zobacz:

http://83.220.108.211/bins/ret0630.jpg Najpierw są oscylacje o okresie 8min przez SP (SP to pozioma czerwona linia), zmniejszam P aby wyznaczyć Pkrytyczne. Tam gdzie czerwona strzałka oscylacje zaczynają się pod SP. Ta dalsza prosta to ręczne dodanie stałej, nie sugeruj się tym.

No tak, ale jeśli uznać te pierwsze oscylacje jako Pkryt o okresie

480 sekund to I wychodzi bzdurne.

Zauważ jak buja się temperatura grzałek w czasie tych niewielkich oscylacji PV wokół SP, gdy VP przekracza SP człon P ma zero i wtedy grzałki są wyłączane, co powoduje ich gwałtowne ochłodzenie.

Reply to
Marek

A to sie nie rozumiemy. Wylaczamy czlony I i D - zostaje samo P. Immanentna cecha regulatora P jest nieosiaganie wartosci zadanej. Aby na wyjsciu pojawil sie jakis niezerowy sygnal wyjsciowy, musi byc niezerowy blad na wejsciu. Oczywiscie mozna wyrownac offsetami, ale to dziala tylko przy jednej nastawie i stabilnych warunkach.

Im wieksze wzmocnienie P, tym mniejszy blad. Ale wieksze wzmocnienie skutkuje wzbudzeniem ukladu.

I po to wlasnie dodajemy czlon I, zeby blad mogl spasc do zera (srednio), a P moglo byc male.

Wzbudzenie moze miec narastajaca amplitude, ale w praktyce, powoli podnoszac P, powinno sie udac trafic w obszar stabilnej pracy. A wtedy i okres powinien byc w miare staly.

Tym, ze one sa "pod" linia, to sie nie przejmuj. Na moj gust to po oby stronach strzalki mamy oscylacje i zauwaz, ze nawet o podobnym okresie. Chyba jeszcze troche powinienes zmniejszyc wzmocnienie, aczkolwiek amplituda juz niewielka - mogles dobrze trafic.

Ale twoj regulator ma utrzymywac temperature retorty, a nie grzalek :-)

Co sie zmienilo miedzy wykresem pod slowem "dane", a strzalka ? Rozumiem, ze zmniejszyles P i spadla amplituda drgan ?

J.

Reply to
J.F.

Oczywiście że jest włączone tylko P, I i D jest wyłączone.

jednej

Ale im większe P tym bardziej przekracza SP, przyład: dla pewnej wartości P przy SP-1 P daje 80% mocy a przy SP jest już 0. Ale układ ma dużą bezwładność i to 80% przy SP-1 spowoduje, że "bujnie" się aż do SP+3, później spada gwałtownie dużo poniżej SP (bo grzałki są wyłączone gdy PV jest powyżej SP) a włączenie ich na 80% już przy SP-1 nie powoduje dalszego spadku. I tak się buja.

No właśnie zmniejszanie P (I i D zero) przesuwa tylko oscylacje poniżej SP, nie ma stabilnej pracy jak w książkach to opisują.

Tak, ale drgania pozostały.

wzmocnienie

No ale wtedy okres jest 480 sekund (!), wyliczenie I ze wzoru metody o której mówimy daje tak kosmiczną wartość I, że wtedy układ idzie w kosmos z oscylacjami przez SP.

No tak, ale bezwładność zanim temperatura od nich przejdzie do układu, gdzie mierzone jest SP jest duża w przeciwieństwie do szybkości jak układ wytraca PV gdy grzałki są off. Taka "niesymetryczność" bezwładności nie utrudnia?

A teraz pytanie teoretyczne, czy gdy uda się dobrać nastawy pi(d) dla danego SP w tym konkretnym układzie, to one będą też dobre dla innych SP w tym układzie? Czy dla innych SP trzeba będzie od nowa stroić pid?

Reply to
Marek

Ale ogolnie rzecz biorac to ma sie bujac. Taka immanentna cecha, ze typowy obiekt z ze sprzezeniem zwrotnym sie wzbudza.

Zaniepokoilo mnie tylko jedno - to jakis cyfrowy regulator ? Jesli spadek wartosci mierzonej o 1 powoduje wzrost mocy do 80%, to uklad jest mocno przesterowany, chyba ze mierzysz z dokladnoscia do

0.1 czy 0.01 ...

Ja sie moze zle wyrazilem - chodzi o stabilna amplitude oscylacji.

Jesli uklad jest liniowy, i przekroczysz w nim warunek niestabilnosci, to oscylacje beda narastac i narastac do nieskonczonosci. W praktyce przed tym narostem chronia cie nieliniowosci ukladu, chocby takie, ze moc jest ograniczona do przedzialo 0-100%. Ale naszym zadaniem jest dobrac najmniejsze P przy ktorym oscylacje zachodza - wtedy jest ono bliskie Pkr, i to narastanie jest powolne.

zmniejsz jeszcze bardziej. Chcemy znalezc takie, przy ktorym oscylacji nie ma. Uwaga - po kazdym zmniejszeniu odczekac, wczesniej wzbudzone oscylacje moga byc zanikajace.

Ale zmniejszyles P wedlug wzoru, czyli prawie o polowe ?

Utrudnia. Pytanie czy tak naprawde jest. Zobacz ze oscylacje temperatury retorty wydaja sie miec podobne czasy narastania o opadania.

Jesli uklad jest liniowy, to teoretycznie parametry dynamiczne pozostaja takie same, roznia sie tylko wartosci stale/srednie. Jesli jest nieliniowy, to przestawienie parametrow stalych powoduje zmiane parametrow rozniczkowych ukladu, i nalezaloby PID dostroic do nowego punktu pracy.

Tylko u Ciebie:

-wyjscie regulatora jak rozumiem steruje moca grzalek liniowo,

-o tempie nagrzewania decyduje cieplo wlasciwe i przewodnosc cieplna - zakladam, ze sie niewiele zmieniaja z temperatura, czyli mozna przyjac, ze pozostaja stale.

No chyba ze np dominujace jest promieniowanie cieplne - a ono gdzies od 4 potegi temperatury zalezy ...

Ale to tez latwo sprawdzic - zmien SP istotnie, wyszukaj Pkr i Tosc, zobacz czy sie bardzo zmienily.

J.

Reply to
J.F.

To jest mój regulator zaimplementowany we własnym sterowniku całego systemu, algorytm pid jest wzięty z sieci. W tym przykładzie tak duży skok 80% wziął się z, tego, że do tego teoretycznego przykładu użyłem duże P. Przeglądam teraz kod sterownika pid i zauważyłem, że wywołuję obliczenia pid dla danego PV co sekunda, a czy nie powinny obliczenia być wywoływane tylko przy zmianie PV? Dla członu P to nie ma znaczenia ale w przypadku tak wolnej dynamiki układu częste obliczenia I i D dla tego samego PV (system nie jest w stanie zareagować na nowe nastawy a już dostaje nowe) chyba zaburzają proces...

Reply to
Marek

Użytkownik "Marek" napisał w wiadomości grup dyskusyjnych: snipped-for-privacy@news.neostrada.pl... On Tue, 30 Jun 2015 14:43:58 +0200, "J.F."

Mi chodzi o to, czy nie masz tu za duzych skokow. Jesli mierzysz temperature z rozdzielczoscia do 1 stopnia, i ten 1 stopnien powoduje zmiane mocy o 80%, to sie nie dziw, ze beda oscylacje nad ktorymi nie panujesz. To w zasadzie jest dwustanowy regulator :-)

Co prawda czlon I nadal moze pomoc :-)

Wyjscie sie zmienia stale, nawet jak PV jest stale (czlon calkujacy). Trzeba tak dobrac okres obliczen, zeby z jednej strony te wartosc zmieniac wystarczajaco czesto, ale z drugiej - nie popelniac zbyt duzych bledow obliczeniowych.

1s wydaje sie w miare odpowiednia - ale arytmetyka na liczbach calkowitych moze zawiesc.

D jest problemem - jesli przez pare okresow zmierzone PV sie nie zmienia, a potem skacze o jednostke, to taka pochodna mozna sobie .... wsadzic ...

J.

Reply to
J.F.

No dobra, ale pomińmy D (=0}. Co to za rodzaj regulatora gdy w dokonujemy obliczeń wyjścia PI tylko dla "nowego" PV (gdy PV się zmienia)?

Reply to
Marek

To jest kiepski rodzaj regulatora :-)

Ale P i PD daloby sie tak wykonac ..

J.

Reply to
J.F.

A kupić samouczącego się regulatora nie mogłeś?

Reply to
4kogutek44

A są takie które narysują wykres, dostęp do nich (i wykresów) jest z telefonu, wyślą SMS jak grzałka się przepali (sytuacja krytyczna, trzeba przerwać cały proces bo wsad nie może być nierównomiernie rozgrzewany) i będzie w rozsądnej cenie? A jeśli są to co to za przyjemność kupować gotowca jak samemu można to wszystko zrobić. Temat już nie aktualny, system udało się skalibrować, działa już poprawnie bez oscylacji.

Reply to
Marek

PolyTech Forum website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.