Easyelectronics.ru

Электроника для всех
Текущее время: 16 дек 2019, 08:11

Часовой пояс: UTC + 5 часов



JLCPCB – Прототипы печатных плат за $2/10pcs (Любой цвет!)
Крупнейший производитель печатных плат и прототипов. Более 600000 клиентов и свыше 10000 заказов в день!
Получите скидку на почтовую отправку при первом заказе в JLCPCB!

Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 51 ]  На страницу 1, 2, 3  След.
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 16:48 
Старожил

Зарегистрирован: 23 мар 2017, 14:45
Сообщения: 6241
Для начала озвучу хотелку)))))
Хочется регулятор "плуг & плей": включаешь - и он держит заданную величину.
Без чехарды с настройками параметров.

Я попробовал изучить этот вопрос. И оказалось, что абсолютное большинство изделий отсылают всё к тем же Циглеру с Николсом)))))
Особенного прогресса с 1943 года как-то не очень заметно...

При попытке обработать алгоритм ПИД-а на микроконтроллере, я столкнулся еще вот с чем. Например, пусть дискрета оцифровки температуры составляет 0.1 градуса. И мы хотим поддерживать заданную температуру.
Только после того, как температура отклонилась хотя бы на одну дискрету вверх или вниз, контроллер может увидеть различие и начать регулировать.
Поэтому цифровой ПИД обязан всё время колебаться: иначе контроллер не в состоянии ощущать течение процесса.

Возникает естественный вопрос: а зачем тогда ПИД? - может быть взять простой пороговый регулятор с компаратором, и выставить ему пороги срабатывания на те же 0.1 градуса? - между которыми температура будет непрерывно колебаться, поддерживаясь в среднем.
(Именно так работают регуляторы утюгов и холодильников, не требующие в принципе никакой настройки параметров.)

Так может быть в случае цифрового регулятора весь вопрос в конечном итоге сводится - насколько мелкими можно сделать пороги срабатывания, и никакой самонастройки вовсе не надо?

Кто занимался этим вопросом? что думаете?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 17:20 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 дек 2011, 11:24
Сообщения: 4115
Откуда: г. Липецк
Кот495 писал(а):
...Только после того, как температура отклонилась хотя бы на одну дискрету вверх или вниз, контроллер может увидеть различие и начать регулировать...

Контроллер видит различие, но регулировать пока не может, т.к. в настройках задан гистерезис. И слава богу, иначе его бы мотало туда сюда с разрешающей способностью АЦП.
Но программа ПИД при этом постоянно накапливает дельту.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 17:44 
Старожил

Зарегистрирован: 18 июл 2016, 21:17
Сообщения: 746
Не, не, при такой постановке вопроса надо сначала сравнить релейный регулятор с неадаптивным П-регулятором. Первый всегда оказывает на объект максимальное воздействие, даже при отклонении состояния на 1 дискрету. А второй - минимальное воздействие, при рассогласовании на 1 дискрету.
И где точность регулировки будет выше? :)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 17:50 
Старожил

Зарегистрирован: 02 май 2015, 16:16
Сообщения: 2018
Регулирование чего то зависит от конкретного случая:
- механика, гидравлика, энергетика, отопление, охлаждение, силовая электроника...
- размеров ... ампула 5 мл... бассейн на тысячи кубометров
- от размеров зависит и быстродействие реакции на воздействие... стоишь под комфортно-выбранной температурой воды в душе... и тут какая то падла этажом ниже перехватывает весь траффик холодной/горячей воды...

Одно время была очень модна теория регулирования с нечёткой логикой FuzzyLogiс... мол и думать не надо...
но на практике более практичными оказались обычные ПИ/ПИД-алгоритмы с чёткой логикой и чёткими коэффициентами на все случаи жизни.

Старая байка...
Прихожу в гости к приятелю... жена вся на нервах его пилит...
Что случилось ? Что случилось ?
Свеже купленная дорогущая стиральная машина не может завершить стирку уже третий час...
Машина оснащена инновационной лейбой FuzzyLogiс ... и вроде всё делает по правилам и выводит на дисплей:
- до окончания стирки осталось 15 минут
- до окончания стирки осталось 10 минут
- до окончания стирки осталось 5 минут
сливает воду
набирает воду и полощет
- до окончания стирки осталось 15 минут
- до окончания стирки осталось 10 минут
- до окончания стирки осталось 5 минут
сливает воду
набирает воду и полощет
- до окончания стирки осталось 15 минут
- до окончания стирки осталось 10 минут
- до окончания стирки осталось 5 минут
сливает воду
набирает воду и полощет
...

как представитель чёткой логики прошу показать стиральный порошок
оппа на... именно с этим я мучался на прошлой неделе на своей обычной релейно-контактной логике своей стиралки...
как только доходило до последнего выжимания на скорости 1000 оборотов/минуту, по стеклу начинала течь плотная мыльная пена...
В моём случае я просто повторил несколько раз полный цикл полоскания и отжима переключением ручки релейно-контактной логики, пока количество пены и мыльность раствора стали приемлемыми...
как говорили тогда в рекламе про этот порошок - "он проникает внутрь волокон..." и судя по реальности там он и остаётся навсегда...
Умная машина имела датчик pHи при отжиме определяла значительное количество стирального раствора в белье и запускала повторное полоскание, а так как порошок плохо выполаскивался, то это продолжалось уже 2 часа, что и бесило жену.
Была рассказана байки предложен метод ручного режима полоскания.
А это стиральный порошок выкинуть, так же как сделал я.

Изображение


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 18:02 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 янв 2010, 20:18
Сообщения: 553
Есть гора всяких методов адаптации, идентификации параметров системы, синтеза коэффициентов регулятора. Но это гораздо сложнее ручной настройки регулятора. Тем более делать плагплэй на все случаи, это будет невообразимое чудовище.

Адаптацию делают когда нет иного выхода, параметры или структура системы значительно меняется во время работы регулятора. Так значительно, что это нельзя покрыть робастным управлением.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 18:08 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 18 май 2013, 20:43
Сообщения: 4473
Откуда: Кемеровская область, Киселевск
Все зависит от того что регулируем. ПИД всегда требует настройки под конкретную систему.
Основная сложность практического применения — незнание характеристик объекта управления. Кроме того, существенную проблему представляют нелинейность и нестационарность системы.

Утюг содержит термостат из биметалла, холодильник трубка с газом. Точность там никогда не требовалась. И в большинстве систем хватает такого термостатирования выпускаются они на разные температуры срабатывания.

Поэтому вопрос не с того боку, начните с описания параметров обьекта для которого создается регулятор, а не обьекты для регулятора. Что именно регулировать нужно и где, в промышленности и быту уже давно выработаны стандартные решения и используются многие годы.

Плюс добавим к этому что даже расположение датчиков температуры и исполнение вносят свою погрешность на несколько градусов. Самый хороший пример системы паяльник 907.

_________________
RADIOWOLF.RU


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 19:16 
Старожил

Зарегистрирован: 23 мар 2017, 14:45
Сообщения: 6241
Oxford писал(а):
Утюг содержит термостат из биметалла, холодильник трубка с газом. Точность там никогда не требовалась. И в большинстве систем хватает такого термостатирования
Точность релейного регулятора зависит от величины порога.
Выкидываем биметалл, ставим термопару с точностью установки порога 0.1 град. Точность увеличилась. Принцип остался тот же.

bw429 писал(а):
при такой постановке вопроса надо сначала сравнить релейный регулятор с неадаптивным П-регулятором. Первый всегда оказывает на объект максимальное воздействие, даже при отклонении состояния на 1 дискрету. А второй - минимальное воздействие, при рассогласовании на 1 дискрету.
И где точность регулировки будет выше? :)
Нигде. Т.е. судя по конкретным обстоятельствам.
Потому что П-регулятор при ошибке в 1 дискрету тоже вырождается в релейный, только с минимальным воздействием. И лишь на рассогласовании во много дискрет можно посчитать пропорциональность. Причем тем точнее, чем рассогласование больше. Но чем оно больше - значит точность поддержания меньше))))))

По релейному регулятору тоже интересно! Воздействие конечно всегда максимально - по определению. Но оно либо кратко - при малых отклонениях за порог, либо длительно - при больших.
Таким образом, автоматически получаем на выходе ШИМ.

А в большом количестве случаев, силовым выходом П-регулятора тоже является ШИМ на нагрузку.

Тогда в чем разница?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 20:04 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 янв 2010, 20:18
Сообщения: 553
Кот495 писал(а):
Точность релейного регулятора зависит от величины порога.
Выкидываем биметалл, ставим термопару с точностью установки порога 0.1 град. Точность увеличилась. Принцип остался тот же.


Неверно. В том месте где поставили термопару, температура может продолжить нарастать некоторое время после отключения нагревателя. И в итоге колебания будут больше чем 0.1.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 20:10 
Старожил

Зарегистрирован: 23 мар 2017, 14:45
Сообщения: 6241
Конечно больше! Но все равно это же точнее, чем биметалл утюга?.. Точнее, факт. Значит зависит точность от порога? - зависит.

Отсюда весь вопрос - насколько малый порог достижим практически.

Я не утверждал, что точность зависит только от порога.


Последний раз редактировалось Кот495 03 июн 2017, 20:16, всего редактировалось 1 раз.

Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 20:15 
Старожил

Зарегистрирован: 05 фев 2013, 00:58
Сообщения: 3518
Разница в конечной точности поддержания параметра объекта. У релейного регулятора начальный выброс может достигать 20-25 градусов выше уставки, из-за инерционности цепи ОС. ПИД-регулятор ЗНАЕТ об этой инерционности, и хорошо настроенный регулятор подойдет к уставке максимально быстро и без выброса.

АЧХ обратной связи должна быть обратной по отношению к АЧХ исполнительной цепи, а какая АЧХ у цепи нагреватель-объект-датчик? Думаю, круто спадающая с множеством полюсов, но более чем на 10дб корректировать смысла нет - нужен эквивалентный запас по мощности воздействия, а для симметрии еще и охлаждение, которое применяется редко. Значит, коррекция ограничится в лучшем случае частотой 0.02-0.05 Гц.

Вот вам модель инерционной цепи, задача - изменяя напряжение в точке A, поддерживать заданное напряжение в точке B, причем воздействие ограничено сверху и снизу. Очевидно, что ПИД-регулятор лишь частично скорректирует АЧХ такой цепи, и коррекция добавлением дифференциальной составляющей покроет лишь первые 1-2 звена, а остальные звенья дадут принципиально неустранимую ошибку - затягивание отклика или перерегулирование.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 20:25 
Старожил

Зарегистрирован: 23 мар 2017, 14:45
Сообщения: 6241
iev91 писал(а):
Разница в конечной точности поддержания параметра объекта. У релейного регулятора начальный выброс может достигать 20-25 градусов выше уставки, из-за инерционности цепи ОС. ПИД-регулятор ЗНАЕТ об этой инерционности, и хорошо настроенный регулятор подойдет к уставке максимально быстро и без выброса.
Это динамические характеристики, а не точность поддержания.
Но ваше замечание уместно! Действительно: информация об объекте улучшает его регулирование.
Вот здесь мы и переходим к вопросу о самонастройке.
Может ли информация о всех нужных характеристиках объекта быть получена по ходу процесса?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 20:39 
Старожил

Зарегистрирован: 05 фев 2013, 00:58
Сообщения: 3518
Это игра словами. Точность поддержания напрямую зависит от точности модели, которую изображает из себя обратная связь.

Алгоритма я не подскажу, и даже не возьмусь, потому что в реальном объекте есть нелинейность, несимметрия и ограничение воздействия. Боюсь, в аналитическом виде получатся уравнения, не решаемые известными методами.

В реале я видел, как работает алгоритм самонастройки. Десяток ТЭНов по 3 кВт каждый система настраивает примерно 4 часа - включает, выключает. В параметрах появляются отдельные коэффициенты ПИД для нагрева и охлаждения, но я не понимаю, как именно они применяются - для датчика или для нагревателя или еще как-то.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 21:32 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 янв 2010, 20:18
Сообщения: 553
Кот495 писал(а):
Я не утверждал, что точность зависит только от порога.


Тогда, да, так. Но я хотел сказать, что порог не самое главное, один параметр выбрать не сложно. Важнее то, что не всегда доступно все состояние объекта управления, и в этом случает релейный регулятор работает плохо. В утюге помогло иметь бы второй датчик температуры в другом месте и задавать кривую переключения на плоскости а не точку на прямой.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 21:53 
Старожил

Зарегистрирован: 23 мар 2017, 14:45
Сообщения: 6241
amaora писал(а):
делать плагплэй на все случаи, это будет невообразимое чудовище.
Согласен.
Давайте сузим рамки.
Оставим за бортом все сильно специальные системы, нежные, не позволяющие подавать полную мощность, или нетрадиционной ориентации с особо нетривиальным поведением.

Например разнообразные нагреватели и печи - это тоже достаточно широкое поле. (Если что-нибудь дельное получим, можно будет в перспективе распространить на что-нибудь дальше...)

Я пытался построить макет со следующими параметрами.
Силовая часть: MOC с контролем перехода через 0, для управления симистором.
Управление: датчик температуры + микроконтроллер.
Желаемая точность: +-1 град.

Поскольку регулировка определена пропусками полупериодов, инерционность объекта минимум - десятки секунд, максимум ограничен разрядностью контроллера.

Исходя из такого построения схемы и тех соображений, которые мной были даны в постах выше, я пришел к выводу, что классический ПИД сюда плохо вписывается, так как в сущности нет плавного регулирования напряжения, оно ключевое исходно.
Поэтому я попытался совершенствовать релейный принцип.

Как правильно было сказано, если объект имеет инерционность, то после максимального воздействия он еще некоторое время продолжает эволюционировать и может значительно вылететь за пределы. Но здесь по определению объекты, не вылетающие за пределы от одного импульса сетевого полупериода. Сюда попадают от небольших настольных печей, до муфельных, требующих сутки на разогрев.

Итак. Беда простейшего релейного регулятора на компараторе в том, что он отключает питание, когда объект уже вошел в предписанные рамки. Поэтому он по инерции перелетает. А надо было выключить раньше.

Я сделал алгоритм такой.
Не буду приводить код, опишу только идею, это тоже немало.
Она состоит в том, чтобы запоминать длительность выданного на нагрузку импульса, и после промерить: какое повышение температуры он вызвал в итоге?
Таким образом получаем коэффициент К: градусов/время импульса.
Используя этот коэффициент, расчитываем длительность следующего импульса так, чтобы попасть в заданную температуру.
Если из-за возмущений мы в нее не попали, то корректируем К и выдаем следующий импульс с учетом новых условий.
Таким образом, с каждым управляющим импульсом получаем обновленную информацию о поведении объекта.

Важная особенность этого алгоритма в том, что в отличие от релейного, он всегда пытается действовать на опережение, а не по факту, как простой компаратор.
Таким образом, получилась некая смесь ПИД-а и релейного регулятора. Я назвал этот алгоритм прогнозирующим регулятором.

Я испытал его в действии. Дискрета оцифровки температуры была 1 градус, колебания в устоявшемся режиме оказались +-1 градус.

Ограничение этого метода: он не может разогреть объект "мгновенно", то есть за один импульс, так как ему надо еще определить инерционность объекта.
Но, как правило, печи, (особенно мощные) требуют плавного разогрева, превышение скорости чревато повреждениями.
Так что за время разогрева у алгоритма обычно набирается информации достаточно.

Идею отдаю бесплатно, но с условием:
если Вы воспользовались ею - отпишитесь о результатах в этой теме, и по возможности поподробнее. С какими сложностями встретились, как побороли, что принципиального было дополнено/изменено.
------------------------------------

Если имеете свои идеи - выкладывайте! тема не закрыта, продолжаем обсуждение.


Последний раз редактировалось Кот495 03 июн 2017, 22:18, всего редактировалось 1 раз.

Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 22:04 
Старожил

Зарегистрирован: 23 мар 2017, 14:45
Сообщения: 6241
amaora писал(а):
В утюге помогло иметь бы второй датчик температуры в другом месте и задавать кривую переключения на плоскости а не точку на прямой.
Ну я подразумевал за аксиому, что ЛЮБОЙ регулятор поддерживает температуру только в точке установки датчика. Остальное - забота проектировщика, как минимизировать градиенты. Но это не вопрос темы; к чему вдаваться в конструкционные особенности.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 22:49 
Старожил

Зарегистрирован: 07 фев 2011, 21:00
Сообщения: 506
Откуда: Ханты-Мансийск
Цитата:
Только после того, как температура отклонилась хотя бы на одну дискрету вверх или вниз, контроллер может увидеть различие и начать регулировать.
Поэтому цифровой ПИД обязан всё время колебаться: иначе контроллер не в состоянии ощущать течение процесса.

не обязан. Учите мат. часть.
Цитата:
Может ли информация о всех нужных характеристиках объекта быть получена по ходу процесса?

Да. Надо решать обратную задачу. По графикам вычислять параметры модели. Задача не тривиальная (в зависимости от количества исходных данных и порядка модели).
Далее прислушаемся к Amaora и Oxford'у и подумаем зачем это надо.
Или что подразумевается под адаптивный?
Далее перед тем как начинать говорить за регулятор (релейный, П-,ПИ-, ПД, ПИД, ПДД и т.д.) надо сначала определиться с критерием качества регулирования: точность, время регулирования, перерегулирование...
Затем определяемся с исполнительным элементом.
Теперь открываем учебник по ТАУ или статьи с апробированными методами. ПИД-регулятору больше сотни лет. Все что мы хотим сделать, скорее всего уже сделано.
Цитата:
Поскольку регулировка определена пропусками полупериодов, инерционность объекта минимум - десятки секунд, максимум ограничен разрядностью контроллера.
Исходя из такого построения схемы и тех соображений, которые мной были даны в постах выше, я пришел к выводу, что классический ПИД сюда плохо вписывается, так как в сущности нет плавного регулирования напряжения, оно ключевое исходно.

Чёё?
У Вас объект управления (ОУ) это большой интегратор. Исходя из Вашей логики DC/DC преобразователи никогда не будут хорошо работать, как и вся цифровая электроника (они тоже ключевые исходно)
инерционность ОУ - не менее 10 с.
Период выдачи сигналов управления 0.01 с.
т.е. Ваша система сможет выдать 1000 сигналов управления пока ОУ раскачается и Вам этого мало?
ПИД прекрасно будет работать. Хотя наверное он будет даже избыточен. Достаточно будет ПИ-регулятора.
Цитата:
Я сделал алгоритм такой.
...

Надо читать: я изобрету велосипед.
Цитата:
Таким образом, получилась некая смесь ПИД

Где ПИД? В лучшем случае ПД.
Как только добавите интегральную составляющую и настроите коэффициенты, то колебаний быть не должно.
Попробуйте почитать (то что сходу нашел гугл):
http://www.sworld.com.ua/konfer26/836.pdf
http://www.termodat.ru/pdf/pid.pdf

З.Ы. Извините за занудство, день насыщенный был.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 22:55 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 6343
amaora писал(а):
В том месте где поставили термопару, температура может продолжить нарастать некоторое время после отключения нагревателя. И в итоге колебания будут больше чем 0.1.

Не так давно делал регулятор для мини-печки (для изготовления плат, до 250С). Торопиться было некуда, поэтому искусственный воздухообмен делать не стал ... да и нудно искать вентилятор на 300 градусов. Так вот, термодатчик работает так:
- включили нагрев - датчик холодный
- ждем - датчик начинает прогреваться
- температура доходит приближается до пороговой, включается компенсационный регулятор (заранее!)
- температура все равно повышается, выключаем регулятор
- температура повышается ЕЩЕ больше и ЕЩЕ энергичнее, регулятор в полной ж. Облако теплого воздуха дошло до верха.
.... ждем, пока температура опустится ниже точки регулирования, регулятор входит в режим.
Главная беда регуляторов - задержка исполнения. А, в моем случае, еще и невозможность регулируемого _снижения_ температуры.
Печку я конечно сделал, начальный выбег не страшный (4-5 градусов), и колебания регулировки крайне незначительны, но это уже далеко от "простого ПИД" ... и уж "автонастраиваемого ПИД" )).


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 03 июн 2017, 23:19 
Старожил

Зарегистрирован: 23 мар 2017, 14:45
Сообщения: 6241
judchin писал(а):
Где ПИД? В лучшем случае ПД.
Это единственное, с чем я безоговорочно соглашаюсь в вашем посте.
:))

judchin писал(а):
Ваша система сможет выдать 1000 сигналов управления пока ОУ раскачается и Вам этого мало?
ПИД прекрасно будет работать.
Он будет работать. Но понадобится лишнее преобразование непрерывной величины выхода в дальнейший ШИМ на нагрузку. А кроме того, ведь проект был о самонастройке. Взвесив всё это, я решил что исходно ключевой алгоритм будет целесообразнее.

judchin писал(а):
не обязан. Учите мат. часть.
Вы будете утверждать, что цифровой контроллер способен поддерживать значение всё время на одной величине в дискретах квантования? Может Вы что-то не так поняли?


к u37:
а у меня была такая история.
Была здоровенная муфельная печь с силиновыми стержнями, с промышленным регулятором, который никто не мог настроить. И всегда эта печь работала через ж. И меня пригласили ее привести в чувство.
Я долго не мог понять причины таких странностей: всё исправно, абсолютно в норме. Но не настраивается ПИД - хоть тресни!
Но ларчик просто открывался))))) Термопара была всунута во внутренний объем печи просто так, в своей фарфоровой трубке.
И что происходило: при включении, силиновые стержни, проходящие по бокам камеры, быстро нагревались током - а от них нагревалась и термопара - излучением. Таким образом, несмотря на общую массивность печи, постоянная времени для регулятора оказалась очень маленькой. А ее ставили всегда очень большой, как и я поначалу))))))))


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 04 июн 2017, 00:07 
Старожил

Зарегистрирован: 23 мар 2017, 14:45
Сообщения: 6241
u37 писал(а):
- включили нагрев - датчик холодный
- ждем - датчик начинает прогреваться
- температура доходит приближается до пороговой, включается компенсационный регулятор (заранее!)
- температура все равно повышается, выключаем регулятор
- температура повышается ЕЩЕ больше и ЕЩЕ энергичнее, регулятор в полной ж. Облако теплого воздуха дошло до верха.
.... ждем, пока температура опустится ниже точки регулирования
А у меня так: после каждого импульса ожидание, пока температура перестанет повышаться. Этот максимум и считается за вызванное импульсом приращение температуры.
(Трудность есть вначале, когда рисковано давать сразу много, а на малых величинах возмущения и нелинейности мешают сильно. Коэффициент К получается сначала крайне грубо.)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 04 июн 2017, 00:20 
Старожил

Зарегистрирован: 07 фев 2011, 21:00
Сообщения: 506
Откуда: Ханты-Мансийск
Цитата:
Но понадобится лишнее преобразование непрерывной величины выхода в дальнейший ШИМ на нагрузку. А кроме того, ведь проект был о самонастройке.

Эмм.. Зачем? У Вам скорее готовый ЧИМ, но это не так важно.
Цитата:
Вы будете утверждать, что контроллер способен поддерживать значение всё время на одной величине в дискретах квантования? Может Вы что-то не так поняли?

Вам шашечки или ехать?
В цифровой электронике все квадратное. Но это нам не мешает нарисовать фигуру очень похожую круг (спасибо Брезенхему) на экране и считать его правильной фигурой.
Нет смысла рассуждать на эту тему. При "хорошем" соотношении частот ОУ и регулятора, тем что произойдет в системе за 1/1000 периода ОУ можно пренебречь.
Я встречал два основных способа простой настройки ПИД:
1. По переходной характеристике, т.е. включили, посмотрели график и настроили ПИД.
2. Сделали релейный регулятор, посмотрели на период и частоту колебаний и настроили ПИД
Второй метод изначально предполагает наличия колебаний во время настройки. Некоторые объекты это не допускают.

С другой стороны перечисленные методы являются частными случаями идентификации параметров (с различными водными сигналами) модели и некоторой метода настройки по этой модели регулятора.
Вы можете сделать идентификацию модели другими сигналами, например дельта-импульсом, и по модели рассчитать коэффициенты.
Если хотите чтобы было совсем хорошо, то возьмите модель второго порядка (хотя и первого должно быть достаточно).
Про модели и идентификацию просто написано здесь

Еще замечание по Вашему алгоритму
Цитата:
Она состоит в том, чтобы запоминать длительность выданного на нагрузку импульса, и после промерить: какое повышение температуры он вызвал в итоге?

А если попали в "транспортную задержку". Т.е. отклик еще не успел придти, а регулятор посчитал, что система уже отработала.
Почитайте указанные статьи, может и предмет обсуждения пропадет.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 04 июн 2017, 01:07 
Старожил

Зарегистрирован: 23 мар 2017, 14:45
Сообщения: 6241
judchin писал(а):
Цитата:
Но понадобится лишнее преобразование непрерывной величины выхода в дальнейший ШИМ на нагрузку. А кроме того, ведь проект был о самонастройке.

Эмм.. Зачем? У Вам скорее готовый ЧИМ, но это не так важно.
Ну какой же он готовый. Результат вычислений МК - это величина переменной, выражающая мощность, которую надо дать на объект. И из этого числа надо сделать ШИМ, т.е. пересчитать в количество включеных полупериодов и количество пропусков. (Мощность меняет именно широтность. Частота тут тоже меняется, но она на мощность не влияет).

judchin писал(а):
Вам шашечки или ехать?
В цифровой электронике все квадратное. Но это нам не мешает нарисовать фигуру очень похожую круг (спасибо Брезенхему) на экране и считать его правильной фигурой.
А, так Вы всё-таки признаёте, что в пределах единиц дискрет колебания цифрового регулятора неизбежны?
judchin писал(а):
Нет смысла рассуждать на эту тему.
А если всё ж рассудить, то и возникает вопрос - коль скоро колебания все-таки есть, то чем же будут хуже колебания релейного регулятора? - установить ему такие мелкие пороги срабатывания, на уровне одной дискреты квантования, и будут колебания того и другого сравнимы.
Впрочем, это выше уже обсуждено.

judchin писал(а):
Я встречал два основных способа простой настройки ПИД:
1. По переходной характеристике, т.е. включили, посмотрели график и настроили ПИД.
2. Сделали релейный регулятор, посмотрели на период и частоту колебаний и настроили ПИД
Второй метод изначально предполагает наличия колебаний во время настройки. Некоторые объекты это не допускают.

С другой стороны перечисленные методы являются частными случаями идентификации параметров (с различными водными сигналами) модели и некоторой метода настройки по этой модели регулятора.
Вы можете сделать идентификацию модели другими сигналами, например дельта-импульсом, и по модели рассчитать коэффициенты.

Да, я читал про это. В обоих случаях это тест-режим. То есть механизированная настройка на объект. Впрочем тоже неплохо.
Но хотелось чтоб прямо по ходу процесса подстраивался.

judchin писал(а):
Если хотите чтобы было совсем хорошо, то возьмите модель второго порядка (хотя и первого должно быть достаточно).
Про модели и идентификацию просто написано здесь
Спасибо за ссылки. Но моделирование объекта это уже реально сложно. Я такое в МК не впихну(((((

judchin писал(а):
Еще замечание по Вашему алгоритму
Цитата:
Она состоит в том, чтобы запоминать длительность выданного на нагрузку импульса, и после промерить: какое повышение температуры он вызвал в итоге?

А если попали в "транспортную задержку". Т.е. отклик еще не успел придти, а регулятор посчитал, что система уже отработала.

Я делаю так:
При начале включения - самый трудный момент, потому что ничего не известно - ни параметры объекта, ни как долго можно давать импульс.
Разрешенный диапазон у меня +-1 град. Я включаю и ожидаю, пока температура прирастет на 4 град от совершенно холодного начального состояния. Это много больше диапазона, но незначительно по абсолютной величине и гарантированно безопасно. Выключаем и дальше ждем, пока температура перестанет повышаться. Сюда и войдут все транспортные задержки.
А дальше - уже нормальный режим с последовательным уточнением К.

Напоминаю: большое задание не отрабатывается за 1 импульс. Происходит плавный разогрев на нужной скорости, так что дальше несколько итераций в запасе есть.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 04 июн 2017, 02:03 
Старожил

Зарегистрирован: 07 фев 2011, 21:00
Сообщения: 506
Откуда: Ханты-Мансийск
Цитата:
И из этого числа надо сделать ШИМ, т.е. пересчитать в количество включеных полупериодов и количество пропусков.

Не ШИМ у Вас, а ЧИМ, хотя в данном случае не важно. Это преобразование для МК это такая мелочь. Не стал бы на этом заострять внимание.
Цитата:
А, так Вы всё-таки признаёте, что в пределах единиц дискрет колебания цифрового регулятора неизбежны?

Нет. Это кривость реализации.
Квантование при неправильном выборе параметров может влиять на устойчивость САУ. Но при неправильном выборе частот.
Если на один минимальный сигнал управления Ваша система реагирует минимум на одни дискрет, то надо уменьшить минимальный сигнал управления. Поставьте другую оптопару и сделайте фазовую модуляцию.
Цитата:
Но хотелось чтоб прямо по ходу процесса подстраивался.

Не вижу проблемы реализовать "Удобный метод нахождения ПИД коэффициентов для электропечей среднего размера" (Зорин) автоматически на МК.
Цитата:
Но моделирование объекта это уже реально сложно. Я такое в МК не впихну(((((

Все уже посчитано за Вас. система дифур тоже давно решена. Вам только надо найти коэффициенты модели (подать тестовый сигнал, и проанализировать отклик).
Несколько лет назад мы проводили идентификацию параметров buck-конвертора. Модель второго порядка в переменных состояниях. Самое сложное при решении обратной задачи было найти экспоненту от матрицы 2*2.
Вычисление обратной задачи заняло 6,64 мкс для STM32F4


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 04 июн 2017, 11:49 
Старожил

Зарегистрирован: 23 мар 2017, 14:45
Сообщения: 6241
judchin писал(а):
... устойчивость САУ.
Ох. Ужасно бывает трудно донести до людей серьезно образованных что-то такое, что не укладывается в шаблоны, которым их учили.
Речь же идет не о появлении автоколебаний (неустойчивости САУ). А о принципиальном поведении дискретной системы.
Я не знаю, как Вы работали с цифровыми контроллерами. Но ТАУ, на которую Вы ссылаетесь, разбирает поведение аналоговой системы.
В чем принципиальное отличие? - в том, что для аналогового устройства нет ограничения на малость сигнала. Как бы сигнал ни был мал, его можно поделить пополам.
Для цифровой системы дискрета - минимум. Ее нельзя разделить! Поэтому когда сигнал уменьшается до одной дискреты - обратная связь исчезает. Устройство не может больше контролировать объект.
Постарайтесь это понять.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 04 июн 2017, 13:25 
Старожил

Зарегистрирован: 07 фев 2011, 21:00
Сообщения: 506
Откуда: Ханты-Мансийск
Давайте все таки разберемся до чего хотим получить. Поедем или шашечки будем искать?
Какой критерий качества регулирования? Или просто мы размышляем о бренности бытия?
Дискретное ТАУ по сути ничем не отличается от непрерывного. Любой учебник это скажет (Рекомендую Ким Д.П. Теория автоматического управления (том 1)).
В идеальных системах может быть Вы увидите нелинейности вызванные квантованием.
На практике у Вас больше будет других проблем, чтобы обращать на это внимание. Тяжело учесть все внешние факторы, которые будут влиять на Вашу систему (хотя бы взять шум и помехи). Если величина квантования по уровню будет ниже уровня шума и изменение выходной величины будет также ниже шума. При этом все равно цифровой регулятор плохо работает. С квантованием по времени еще проще. Еще в начале прошлого века Найквист предложил, Котельников доказал теорию полного восстановления сигнала. Можем воспользоваться его формулой если работаем непосредственно с отсчетами. Если работаем с моделью передаточной функции дискретного преобразования Лапласа (z-преобразования), то используем модифицированное z-преобразование.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритм адаптивного ПИД-а
СообщениеДобавлено: 04 июн 2017, 13:54 
Старожил

Зарегистрирован: 23 мар 2017, 14:45
Сообщения: 6241
judchin писал(а):
Дискретное ТАУ по сути ничем не отличается от непрерывного. Любой учебник это скажет
Вот. И я про это: трудно говорить о том, чего нет в учебнике.
judchin писал(а):
В идеальных системах может быть Вы увидите нелинейности вызванные квантованием.
Вот как раз идеальные системы ничем не отличаются,- как в учебнике.
judchin писал(а):
На практике у Вас больше будет других проблем, чтобы обращать на это внимание.
А на практике идеальных нет. Пришлось обратить внимание - потому что дискрета была крупная)))))
judchin писал(а):
Тяжело учесть все внешние факторы, которые будут влиять на Вашу систему (хотя бы взять шум и помехи). Если величина квантования по уровню будет ниже уровня шума и изменение выходной величины будет также ниже шума.
Верно. Есть даже такой метод: искусственное добавление шума.
judchin писал(а):
При этом все равно цифровой регулятор плохо работает.
Конечно. Потому что это только имитация аналоговости сигнала.
judchin писал(а):
С квантованием по времени еще проще.
В любом случае, шум это или что иное, но ЦИФРОВАЯ система СОВЕРШАЕТ колебания около среднего значения.
Традиционный подход - уменьшить дискрету менее шумов, работать на уровнях порядка ста дискрет и забыть о разнице между дискретностью и непрерывностью.
А у меня с термопары сигнал и так в микровольты, попробуй еще его оцифровать в 24 разряда...
А с крупной дискретой получается именно то, что я говорю.
Вот так "шашечки" превращаются в практическую езду. На собственноручном шарабане, а не на кадиллаке.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 51 ]  На страницу 1, 2, 3  След.

Часовой пояс: UTC + 5 часов


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  

Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB