Regulátor PID

Vše co potřebujete vědět k zaregulování PID.

Optimální seřízení PID regulátoru

   Našel jsem krásně popsané seřízení regulátorů v knize Měření a regulace ve vytápění (04-226-74) od Ing. Jiřího Cikharta, CSc., za které se v klidu mohu postavit. Snad mi autor tuto osvětu odpustí:

Vhodně zvolený regulátor je třeba seřídit tak, aby regulační pochod splňoval požadavky na jakost regulace. Toto seřízení je všeobecně dosti obtížné, i když existují metody vycházející z vlastností regulované soustavy, které umožňují stanovit předem hodnoty nastavitelných parametrů regulátoru. Přesto je třeba regulátor seřídit přímo na místě definitivně. Nejvíce se osvědčila metoda Zieglerova-Nicholsova, při níž se seřizuje regulátor v provozním zapojení. Výsledky seřízení jsou uspokojivé.
Postup seřizování regulátoru připojeného k regulované soustavě bude uveden pro každý typ regulátoru.

Seřízení P-regulátoru. Zesílení regulátoru r0 se pomalu zvětšuje tak dlouho, až v obvodu nastanou harmonické kmity. Odpovídající zesílení je r0 krit. Optimální nastavení zesílení r0 opt je pak

   r0 opt 0,5r0 krit

Seřízení I-regulátoru. Integrační konstantu Ti nastavujeme tak dlouho, až v obvodu vzniknou harmonické kmity. Určíme odpovídající dobu kmitu Tkrit. Optimální nastavení integrační časové konstanty Ti opt je pak

Umístění teplotního čidla

   Dobrý den pane Valtere, již delší dobu si realizuji systém domovní automatizace (sic) na PLC hardware firmy Teco (Foxtrot). Letos se pokouším rozšířit systém i o řízení vytápění, zatím topných okruhů (dva směšované - radiátorový i podlahový) a okruh TUV (nepřímý ohřev bojleru), později i o IRC (serva na radiátorech, termohlavice na podlaze).
   Na řízení má výrobce připravenou rozsáhlou knihovnu SW funkčních bloků včetně PID regulace, výpočtu ekvitermní křivky, poruchových hlášení apod., takže se programátorsky nejedná o složitý úkol (snad při nastavování parametrů PI regulátoru jsem se trochu vyvztekal). Regulace topných větví chodí, regulace kotle také (Vaillant, kterému se signálem 0-10V předává požadavek na výstupní teplotu vody) ale - upřímně - představoval jsem si, že výslednou regulační křivku řídící servo dokáži vytvořit "hladší". A teď proč....dílem si myslím, že se může projevovat vliv cyklování kotle, ač držím převýšení teploty kotle větší než 5 stupňů, přesto v lokálním minimu pozoruji jistý vliv na křivku. Dílem to bude jistě mojí neznalostí a nezkušeností při nastavování parametrů. Možná může mít vliv i charakter PID instrukce PLC nebo vlastnosti serva.
   Ale kromě toho mne napadlo, zda nemůže být trochu problém i v umístění čidla topné vody, které je v současné době umístěno cca 60 cm za směšovačem (za čerpadlem). Což je pár sekund, než se voda ze směšovače "dostane" k čidlu. Studoval jsem proto návody některých výrobců ekvitermní regulace, jak to oni doporučují a řada z nich jej dává až za čerpadlo (tak, jak jej mám já), řada z nich ovšem hned za servo, ještě před čerpadlo.
   Jaký je Váš názor? (parametry: ventily trojcestné VXP45, kv = 2,5 a 4, serva SSB61 spojitě řízená 0-10V, čidlo příložné Pt1000, dimenze potrubí DN25, průtok reálný dle údaje na displeji čerpadla Grundfoss cca 0,7 až 1,0 m3/hod).

PID pro minipivovar

   Dobrý den. Jsem obyčejný vesnický chlap, s láskou k pivovarnickému řemeslu, která mě dohnala až k samovýrobě varny, s elektrickým ohřevem tištěnými tělesy Backer, o příkonu 20kW. Chtěl jsem Vás poprosit, zdali byste mi dokázal doporučit cenově dostupný PID regulátor pro můj záměr, jsem v tomto směru nepolíben, a po dlouhých, mě ze ¾ nesrozumitelných prostudovaných textech, jsem narazil na Vás, co konečně promluvil česky :-D. Potřeboval bych varnu zregulovat tak, aby dokázala dílo ohřívat na cca 4 technologické teploty, kdy po každé dosažené teplotě následuje pauza, po pauze ohřev na další hodnotu, pauza a tak dál, s maximálním gradientem 1°C za minutu. Za každou radu bych Vám byl upřímně vděčen.

Vytvoření regulátoru

   Hezký den. Rozhodl jsem naprogramovat PID kontrolér pro řízení vstupní teploty do podlahového topení na primárním rozdělovači (rozdělovač napájí další dva rozdělovače, které napájí již jednotlivé okruhy). Nejsem však schopen se svými znalostmi určit některé prvky programu.
 1. Bude pro výpočet regulační veličiny postačovat rozsah 16 bitů? Když samotný regulátor je ovládán PWM a počet kroků v kterých lze měnit šířku pulsu je 1024? Měření teploty je prováděno s přesností 12 bitů (4 bity jako desetinné číslo).
 2. Není zbytečně velký počet kroků tj. 1024 pro řízení regulačního prvku, respektive fyzicky termoventilu?
 3. Bude třeba regulační veličinu transformovat, když bych použil všude dostupný matematický předpis pro PID regulátor? u=Kp * E + Ki * Sum(E) + Kd * (y_n – y_n-1) Dotaz navazuje na předchozí dotaz, kdy se bude měnit šířka PWM pulsu v rozsahu 0 – 1024.
 4. Lze již v tomto kroku při programování stanovit hodnotu Kx koeficientů, když vím, že doba přeběhu regulačního prvku (termoventil) ze zavřeno do otevřeno je 4 min (tzn. Ze stavu otevřeno do zavřeno a naopak), doba zpoždění mezi změnou stavu třícestného ventilu (v případě, že změním stav ventilu ručně) a změnou výstupní teploty je 15 vteřin a znalosti, že při požadované výstupní teplotě vody 35 °C je třeba, aby hodnota PWM pro termoventil při ustáleném provozu je třeba nastavit hodnotu 820. Bude postačovat, aby při těchto parametrech se výpočet PID realizoval s frekvencí 1 až 0,25 Hz nebo je to zbytečně moc? Vzhledem k extrémní setrvačnosti podlahového topení nevadí, když bude docházet k překmitům v rozsahu 2 °C, když překmity nebudou trvat déle než 30 minut.
 5. Lze již teď říci, zda při požadavku řízení teploty vůči nejchladnější místnosti, je vhodné použít druhou regulační smyčku PID, která bude průběžně měnit požadovanou hodnotu vstupní teploty do rozdělovače (na základě např. znalosti venkovní teploty a požadované teplotní pohody), který rozvádí vodu do jednotlivých primárních okruhů? Tzn. v kotelně je primární rozdělovač, kterého se dotýkají dotazy č. 1 až 4, který napájí podružné rozvaděče, které napájí jednotlivé patra a na každém patře jednotlivé okruhy. Tzn., půjde o dvojitý PID regulátor. Nebo bude vhodné celý systém realizovat jinak?
   Vím, že se jedná o hodně detailní otázky, ale myslím, že by mnohým programátorům pomohlo znát odpovědi na některé z výše uvedených dotazů. Mohu slíbit, že v případě úspěšného naprogramování zašlu hotový program či aspoň vývojový diagram.

PID na termostat

   Dobrý den, omlouvám se za obtěžování, ale na internetu jsem četl Váš přejatý článek o PID regulacích. Chtěl bych Vás velice poprosit o malou informaci. Potřeboval bych pouze poradit s nastavením PID ATHENA typ 16KCS030-AX. Chci jej použít POUZE JAKO SPÍNACÍ TERMOSTAT, žádnou jinou regulaci nepotřebuji. Dostal jsem tuto PID zdarma. A chci jej použít pro spínání oběhového čerpadla za obyčejným kotlem na ústřední topení v domě. Čidlo bude v komíně, kde teplota je i 400st.C. Měl jsem tam obyčejný spínací termostat z trouby, ale nevydržel teplotu. Chci jej tedy použít a čidlo dát do komína za kotel. Bude-li teplota v komíně 90st.C, bude regulátor vypnutý. Stoupne-li teplota nad 91st.C, regulátor zapne oběhové čerpadlo. Nic víc nepotřebuji a nechci. Prosím, nevíte náhodou, jak by se to dalo vše povypínat, aby byl z PID pouze obyčejný spínací termostat? Mám návod v angličtině, mohl bych jej zaslat. Pokud byste měl alespoň nějakou radu, byl bych Vám opravdu velice vděčen.

Stránky