my504 (22.02.2021 15:26 - 28.03.2021 09:21, просмотров: 17685)Вопрос про PID. Уже упоминал, что переделываю бытовой
мини-холодильник Пельтье. Нафантазировал три контура управления.
Нижний PID: на входе значение тока Пельтье, на выходе PWM источника
питания Пельтье (реально Пельтье питается через фильтр с
пульсациями менее 2%). Средний PID: на входе температура холодной
стороны Пельтье, на выходе - значение тока Пельтье. Верхний PID: на
входе потенциометр установки температуры в камере холодильника и
термометр в камере, на выходе
значение температуры холодной стороны Пельтье. Отдельно петля управления вентилятором радиатора по температуре горячей стороны Пельтье. Поскольку я с простейшим PID сталкивался лишь однократно лет 7 тому назад, прошу высказать критику по этой общей картине. Ну и советы, конечно.
ЗЫ. Немного фото по устройству:
-
- Поднимаю тему. Всё собрал и вчера довел до настройки PID регулятора
по Пельтье (термометр находится на медном столбике соединяющем
холодную сторону Пельтье с камерой (с внутренней алюминиевой
стенкой и медным радиатором внутри камеры). От регулирования тока
пришлось отказаться по причине моего косяка с датчиком тока после
понижающего преобразователя в питании Пельтье. my504(327 знак., 28.03.2021 09:10, картинка)
- нихуя не понимаю в этой блок-схеме. LordN(1143 знак., 28.03.2021 11:28 - 10.05.2021 06:44)
- "То, что вы думали, но боялись сказать" ;) - VLLV(28.03.2021 11:44)
- типа того LordN(197 знак., 28.03.2021 12:26)
- "То, что вы думали, но боялись сказать" ;) - VLLV(28.03.2021 11:44)
- Из блок схемы не очень понятно, что это за регулятор. Чтобы не
рисовать картинки можно смотреть в статью на вики . Буду относиться
к ней. В регуляторах ПИД должны быть выражены три части. На вики
есть рисунок "Система управления с обратной связью с участием
ПИД-регулятора”. У Вас на блок схеме этого не видно. Обычно блоки
П,И и Д включены параллельно. Обычно если есть нестабильность при
чисто пропорциональной части П то это говорит о большом
коэффициенте усиления. Если И framer(822 знак., 28.03.2021 11:07)
- На картинке и есть модуль PID регулятора в PIC16F1614. Он имеет
модифицированную форму и коэффициенты в модуле рассчитываются из
коэффициентов обычного ПИД и периода регулирования по примитивной
арифметике. Эти формулы есть в даташите. Если настроить как П
регулятор, то К1= Кр К2 = -Кр К3=0. - my504(28.03.2021 11:15)
- Выше упоминалась нормировка сигналов. По идеи если все коэффициенты
равны 0 то на выходе должен быть ноль. От нормировки сигнала
зависит коэффициент усиления а он может быть и <1. Поэтому
если при чистом П есть возбуждение то коэффициент усиления большой. - framer(28.03.2021 11:53)
- Всем большое спасибо. Действительно, наврал с масштабированием.
Привел в порядок и все зашуршало. Медь под Пельтье держит
температуру практически с разрешением системы 0,2 градуса. Выбег
при выходе на уставку не более 1 попугая. Из-за "резиновой"
характеристики Пельтье (при уменьшении тока зона холода быстро
перемещается в радиатор горячей стороны), регулятору хватило чисто
пропорционального звена. - my504(28.03.2021 22:52)
- Спасибо. - Nikolay_Po(29.03.2021 00:17)
- Всем большое спасибо. Действительно, наврал с масштабированием.
Привел в порядок и все зашуршало. Медь под Пельтье держит
температуру практически с разрешением системы 0,2 градуса. Выбег
при выходе на уставку не более 1 попугая. Из-за "резиновой"
характеристики Пельтье (при уменьшении тока зона холода быстро
перемещается в радиатор горячей стороны), регулятору хватило чисто
пропорционального звена. - my504(28.03.2021 22:52)
- Выше упоминалась нормировка сигналов. По идеи если все коэффициенты
равны 0 то на выходе должен быть ноль. От нормировки сигнала
зависит коэффициент усиления а он может быть и <1. Поэтому
если при чистом П есть возбуждение то коэффициент усиления большой. - framer(28.03.2021 11:53)
- На картинке и есть модуль PID регулятора в PIC16F1614. Он имеет
модифицированную форму и коэффициенты в модуле рассчитываются из
коэффициентов обычного ПИД и периода регулирования по примитивной
арифметике. Эти формулы есть в даташите. Если настроить как П
регулятор, то К1= Кр К2 = -Кр К3=0. - my504(28.03.2021 11:15)
- Хм... Есть два способа решить задачу: 1) решить задачу 2) создать
несколько уровней абстракций и, продираясь сквозь этот лес, решить
задачу. - VLLV(28.03.2021 09:19)
- Давайте не будем про абстракции - их тут рядом не лежало. Речь идет
о самом нижнем уровне. Тупо есть входная уставка - 5 градусов по
Цельсию (275 попугаев АЦП) и выход термометра (в тех же попугаях).
На выходе ШИМ понижающего преобразователя с 8,5 разрядами
управления (0...320). Частота регулирования - 25 Гц. Задача -
заставить регулятор выйти на режим без возбуждения. Что не так? my504(53 знак., 28.03.2021 09:28)
- А есть результаты измерений (график)? Где стоит термометр - в
воздухе камеры или в радиаторе? - VLLV(28.03.2021 09:35)
- Я же вроде очень однозначно сказал - термометр привинчен к меди под
Пельтье (я привел фото в стартовом сообщении). График очень
простой. Проскакивает уставку и колеблется вокруг нее с 2 градусами
амплитуды. Вам нужен период колебаний? Примерно 2...3 минуты. - my504(28.03.2021 09:43)
- Воздействие меняется в каких пределах и как часто? - VLLV(28.03.2021 11:43)
- Самое время погуглить "метод Циглера-Никольса". - ЫЫyкпy(28.03.2021 11:02)
- Пардон, был невнимателен. По сравнению с моей конструкцией: очень массивная деталь на холодной стороне, замедляющая реакцию термометра, и, видимо, низкое разрешение по температуре (у меня 0.01 градуса). - VLLV(28.03.2021 09:46)
- Я же вроде очень однозначно сказал - термометр привинчен к меди под
Пельтье (я привел фото в стартовом сообщении). График очень
простой. Проскакивает уставку и колеблется вокруг нее с 2 градусами
амплитуды. Вам нужен период колебаний? Примерно 2...3 минуты. - my504(28.03.2021 09:43)
- А есть результаты измерений (график)? Где стоит термометр - в
воздухе камеры или в радиаторе? - VLLV(28.03.2021 09:35)
- Давайте не будем про абстракции - их тут рядом не лежало. Речь идет
о самом нижнем уровне. Тупо есть входная уставка - 5 градусов по
Цельсию (275 попугаев АЦП) и выход термометра (в тех же попугаях).
На выходе ШИМ понижающего преобразователя с 8,5 разрядами
управления (0...320). Частота регулирования - 25 Гц. Задача -
заставить регулятор выйти на режим без возбуждения. Что не так? my504(53 знак., 28.03.2021 09:28)
- нихуя не понимаю в этой блок-схеме. LordN(1143 знак., 28.03.2021 11:28 - 10.05.2021 06:44)
- это мазохизм. LordN(685 знак., 22.02.2021 20:15)
- Вообще то тут так и получается. Токовый регулятор самый быстрый и
определяется фильтром пульсаций (примерно 1 мс). Следующий - сам
Пельтье. У него тепловая инерционность - брусок алюминия (40*40*40
мм) между холодной стороной элемента и задней стенкой камеры
(тонкий алюминий). Оценочно - 2...4 минуты. Ну и камера - там
постоянная времени примерно 2...3 часа. Вот ровно в такой
последовательности они и работают. - my504(22.02.2021 20:19)
- ток тут явно лишний. LordN(352 знак., 22.02.2021 21:36)
- С током я заморочился из анализа болтовни в интернете и пары реализаций с Пельтье оттуда же. Гутарют, что напряжением управлять некошерно - нагрузка нелинейна, имеет заметно положительный ТКС. То есть вблизи максимальных токов можно на холодных включениях перегреть и рано-поздно покоцать элемент. Я по любому поставил токовый монитор и особых проблем с этой петлей не ожидаю. Если будет бесполезна - заглушу. А так хоть потренируюсь на переходных процессах с петлей. Эту хоть на my504(198 знак., 23.02.2021 05:30)
- ток тут явно лишний. LordN(352 знак., 22.02.2021 21:36)
- Вообще то тут так и получается. Токовый регулятор самый быстрый и
определяется фильтром пульсаций (примерно 1 мс). Следующий - сам
Пельтье. У него тепловая инерционность - брусок алюминия (40*40*40
мм) между холодной стороной элемента и задней стенкой камеры
(тонкий алюминий). Оценочно - 2...4 минуты. Ну и камера - там
постоянная времени примерно 2...3 часа. Вот ровно в такой
последовательности они и работают. - my504(22.02.2021 20:19)
- Я управлял вентилятором, усредняя мощность, а регулятор был ПИ с
подобранной кривой кривой мощность/ отклонение температуры и
самопальным интегральным звеном. Стояло 0.01 градуса. Хошь
исходники? - на! Четыре канала. VLLV(22.02.2021 16:58, ссылка, ссылка)
- Ну и правильно, быстрая реакция такому холодильнику без надобности,
а с ПИ мороки никакой. - Codavr(22.02.2021 18:34)
- PI или PID - тут как получится при настройке. Дело в том, что у
меня давно и для другой цели завалялись PIC16F1614 с
Math-акселератором для PID. Собственно расчет одного семпла -1,125
мкс. Гораздо больше времени уходит на перезагрузку акселератора. Но
для столь инерционной задачи это не имеет значения. Поэтому выбор
типа регулятора - чисто дефайн коэффициентов. - my504(22.02.2021 18:43)
- Ну так в ПИД с дефайном коэффициентов как раз и образуется морока.
А с ПИ ткнул пальцем в небо и работает. - Codavr(22.02.2021 18:53)
- Как там у тов. Сухова? "Лучше конечно помучиться..."))) Есличо -
поставлю на Kd ноль и всего делов. Все равно акселератор иначе не
конфигурируется. Остальные его режимы относятся к MAC-математике. - my504(22.02.2021 19:02)
- Ну правильно, если с ПИДом нормально работать будет, так и ладно. - Codavr(22.02.2021 19:03)
- С теми же ПИКами нарвался на странную разницу, если "капчу" используем, то и ПИД работает. Если по таймеру - только ПИ. - Visitor(22.02.2021 19:08)
- Ну правильно, если с ПИДом нормально работать будет, так и ладно. - Codavr(22.02.2021 19:03)
- Как там у тов. Сухова? "Лучше конечно помучиться..."))) Есличо -
поставлю на Kd ноль и всего делов. Все равно акселератор иначе не
конфигурируется. Остальные его режимы относятся к MAC-математике. - my504(22.02.2021 19:02)
- Ну так в ПИД с дефайном коэффициентов как раз и образуется морока.
А с ПИ ткнул пальцем в небо и работает. - Codavr(22.02.2021 18:53)
- PI или PID - тут как получится при настройке. Дело в том, что у
меня давно и для другой цели завалялись PIC16F1614 с
Math-акселератором для PID. Собственно расчет одного семпла -1,125
мкс. Гораздо больше времени уходит на перезагрузку акселератора. Но
для столь инерционной задачи это не имеет значения. Поэтому выбор
типа регулятора - чисто дефайн коэффициентов. - my504(22.02.2021 18:43)
- Ну и правильно, быстрая реакция такому холодильнику без надобности,
а с ПИ мороки никакой. - Codavr(22.02.2021 18:34)
- Вроде как есть объект регулирования (холодильник + элемент
Пельтье). Есть обратная связь (датчик температуры). Заданное
значение в виде потенциометра и вычисление ошибки регулирования это
как бы не ПИД. Так что по расчетам хватит одного ПИД. -> - framer(22.02.2021 16:41, ссылка)
- Вероятней всего, что вы на 100% правы и я в конце концов оставлю
только одну петлю. Просто входить в тему хотелось по шагам. Сначала
линеаризовать управление током, потом удерживать достижимую
температуру холодной части (посмотрю как разность температур влияет
на КПД). Ну и на выходе уже регулировать камеру. Плюс к этому, с
разделением петель есть возможность ограничивать опасные для
Пельтье режимы. За теорию спасибо. - my504(22.02.2021 18:49)
- Да, с этой точки зрения разделение хорошо. - Evgeny_CD(22.02.2021 18:53)
- Вероятней всего, что вы на 100% правы и я в конце концов оставлю
только одну петлю. Просто входить в тему хотелось по шагам. Сначала
линеаризовать управление током, потом удерживать достижимую
температуру холодной части (посмотрю как разность температур влияет
на КПД). Ну и на выходе уже регулировать камеру. Плюс к этому, с
разделением петель есть возможность ограничивать опасные для
Пельтье режимы. За теорию спасибо. - my504(22.02.2021 18:49)
- Чето ты себя и нас грузишь непадетски :-) Какой еще ПИД на
потенциомерте установки температуры??? У ПИДа на вход подается
разность между уставкой и выходным параметром объекта. Вобщем - по
тексту ничего не понятно, кроме того что ты наворотил нечто
монструозное :-) - il-2(22.02.2021 16:14)
- С потенциометра только установка. Обратная связь с термометра в камере. Я все написал. - my504(22.02.2021 18:30)
- ТАУ серьезно курить надо. С учетом фазовых задержек в каждом
контуре черте-что можно получить. - Evgeny_CD(22.02.2021 15:59)
- Фазовые задержки, насколько я понимаю, как раз и корректируются
ID-звеньями регулятора. Идея с тремя петлями как раз и возникла
из-за инерционности сквозного регулирования. Я мыслил вводить в
ограничение регулятор собственно Пельтье (который следит за
холодной стороной элемента), поскольку именно это звено имеет
небольшой динамический диапазон при сравнительно малой
инерционности. - my504(22.02.2021 18:37)
- Я бы добавил внешний контур управления на четкой программной логике. Типа если что-то уперлось в порог, то, возможно, корректируем алгоритм регулирования. Также отдельно прописываем процедуры старта и завершения, чтобы только в области относительно малых отклонений автоматически регулировать. - Evgeny_CD(22.02.2021 18:49)
- Фазовые задержки, насколько я понимаю, как раз и корректируются
ID-звеньями регулятора. Идея с тремя петлями как раз и возникла
из-за инерционности сквозного регулирования. Я мыслил вводить в
ограничение регулятор собственно Пельтье (который следит за
холодной стороной элемента), поскольку именно это звено имеет
небольшой динамический диапазон при сравнительно малой
инерционности. - my504(22.02.2021 18:37)
- Поднимаю тему. Всё собрал и вчера довел до настройки PID регулятора
по Пельтье (термометр находится на медном столбике соединяющем
холодную сторону Пельтье с камерой (с внутренней алюминиевой
стенкой и медным радиатором внутри камеры). От регулирования тока
пришлось отказаться по причине моего косяка с датчиком тока после
понижающего преобразователя в питании Пельтье. my504(327 знак., 28.03.2021 09:10, картинка)
