Temperaturregler mit Tuecken

Hi!

Dacht ich mir schon.

Ja, das hab ich beim Peltier schon gemerkt. Heizt man einfach nur bis knapp vor Soll und schaltet dann auf PI, sackt die Kiste erstmal kräftig durch, weil noch kein I da ist. Hab dann experimentell einen Wert gefunden, der über die Aufheizzeit integriert einen guten I-Startwert gibt.

Das hab ich ja schon..

Gruß, Michael.

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Michael Eggert
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Hi!

Hm, das ist alles so grundlegend, daß die meistens Treffer Vorlesungs- oder Inhaltsverzeichnisse sind - ziemlich nervig auf Dauer. Hab aber dennoch ziemlich weit abgeschlagen was dazu gefunden.

Und wie genau darf "Daumen" sein? :-) Das Verhalten dürfte doch einigermaßen abhängig von der absoluten Temperatur sein, die der Controller nicht kennt.

Klingt der prädiktiven Regelung recht ähnlich, zumindest in den Teilen, die ich bei beiden verstanden hab.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Ich schrieb:

glaube verstanden zu haben ^^^^^^^^^^^^^^ sollte das heißen.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Ja, du sagst ja das Verhalten vor der Totzeit voraus. =

Ich kenn ja deinen Versuchsaufbau nicht genau, aber vielleicht kannst du ja noch einen zweiten Temperatursensor n=E4her an der Heizung spendieren,=

dann hast du die Totzeit nat=FCrlich auch draussen. Mesit die aller simpelste L=F6sung.

Gr=FC=DFe

Markus Greim

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greim

greim schrieb:

[...]

Dummerweise sind die ganzen Temper-Regelstrecken keine einfachen Totzeiten, sondern _Ausgleichsvorgänge_. Versuche einmal, die DGL für die Impuls- oder Sprungantwort zu lösen ...

Damit es nicht zu einfach wird, ist der Verlauf natürlich nicht kontinuierlich: Isolator zwischen Heizdraht und Klotz, Klotz dreidimensional. Und wenn Du Pech hast, bekommst Du keine einzelne dominierende Teilstrecke, sondern mehrere wollen berücksichtigt werden.

Ich habe einmal ein Modell einer Heizung gemacht und letztlich viel mehr Arbeit investiert, als der (gute) Erfolg wert war. Gut - der Regler regelt Störungen (die in meinem Fall das Problem für den PID waren) sehr gut aus, aber es war wirklich knifflig.

Ferner ist es selbst bei bekanntem Streckenverhalten nicht (immer) einfach, eine optimale Anregungsfunktion zu ermitteln, ohne massiv Rechenzeit mit einer "brute force" Methode (Ausprobieren) zu verbraten.

Also nochmal ganz knapp: die Strecke zu simulieren, _ermöglicht_ einen optimalen Regler, aber es ist nicht einfach, ein in der Praxis gut funktionierendes System aufzubauen.

Übrigens: Hut ab vor den "von der Stange" PID-Reglern, die mit den üblichen Widrigkeiten so gut zurechtkommen, wie es ein Selbstbau-Regler selten schaffen wird. Da steckt _viel_ Erfahrung und Optimierung drin.

Servus

Oliver

--
Oliver Betz, Muenchen
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Oliver Betz

Hi!

Versuchsaufbau ist - vereinfacht gesagt - ein Aluklotz 20x40x40mm, in die äußeren vier Kanten kommen Nuten, in die ich je einen dieser ca

30x6x6mm großen Zementwiderstände klebe (Sekundenkleber). Messen möchte ich mit _einem_ AD590 möglichst dicht an _einem_ der Widerstände - das sollte reichen, da der Aufbau symmetrisch ist. Der AD590 kommt seitlich in eine Bohrung im Alublock, evtl so weit, daß er mit der Stirnfläche den Widerstand berührt.

Ich zitier mich mal aus diesem Thread: |Bloß was soll ich sonst nehmen, die Zement-Dinger sind schön eckig, |kann ich prima mit Sekundenkleber in eine Nut bappen. Die komischen |Metalldinger von Conrad (421111) haben innen sicher auch Zement, |müssen ja isoliert sein. Und normale runde Drahtwiderstände könnt ich |zwar in eine Bohrung stecken, die haben selbst auch weniger |"drumherum", aber keinen konstanten Durchmesser -> mehr Kleber.

Ich hoffe einfach mal, daß letztendlich die Zeitkonstante der Wärmekapazität größer sein wird als die Totzeit - denn darauf kommts wohl an beim PID? Leider kann ich das noch nicht testen, da der Versuchsaufbau eben noch nicht steht, es fehlen noch Teile, von denen dann die genaue Geometrie abhängt usw... Ich kann mich aber nicht drauf verlassen, daß der PID schon tun wird, und so ist es gut zu wissen, daß es eben noch andere Möglichkeiten jenseits von PID gibt.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Michael Eggert schrieb:

Du weißt, dass Cyanacrylatklebstoffe (AKA Sekundenkleber) nur bis ca.

80°C geeignet ist?

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

Welche Temperatur soll dann geregelt werden ? Die der äußeren Oberfläche des Alublocks, etwas im Inneren des Alublocks ? Elegante Lösung für zusätzlichen Meßfühler wäre die Temperatur des Heizwiderstands mittels dessen Widerstandsänderung selber messen. Leider selten praktikabel, weil Tempco von handelsüblichem Widerstand zu gering. Man müsste Thermistoren oder Draht als Heizer nehmen. An der Oberfläche kann man dann weiteren Sensor anbringen.

Die ist die Ursache der Totzeit. Klassischer Physikversuch an Hochschulen: dünner Metallstab wird plötzlich an einem Ende in Eiswasser getaucht. Am anderen Ende hängt Thermoelement und dessen Verlauf gibt man dann auf Schreiber/Oszilloskop. Nach einiger Zeit sieht man ca. Sprung, wenn die Kälte durchgelaufen ist. Die elektrische Analogie ist eine Kette von 1pol RC-Tiefpässen. Vgl auch Kabel bei tiefen Frequenzen. Offensichtlich wird eine dünne Platte kürzere Zeitkonstante als langer Stab haben.

Es gibt Faustformeln für das Verhältnis Anstiegszeit zu Totzeit bei Sprung. Ta/Tt > 10 einfach ; PID ok = 6 schwierig < 3 sehr schwierig Wenn man ein Totzeitsystem hat, wird man entweder den Aufbau ändern. Z.B. mehr Sensoren. Oder explizit Regler für Totzeit nehmen. Der älteste dürfte Smith Predictor sein. Es sind aber modellbasierende Regler. Schlechtes Modell = schlechter Regler. Daran scheitern state space Methoden ja typisch, abgesehen vom Aufwand.

Es gibt ganze Bücher drüber. Z.B. Marshall "Control of time-delay systems" Peregrinus 1979 ( dürfte allerdings kaum noch zu bekommen sein, hatte Mühe mein Exemplar via abebooks aus Antiquariat in England zu beschaffen ). Auch in Büchern über Regelungstechnik für chemische Industrie sind oft Kapitel darüber. Z.B. in Schöne "Prozessrechensysteme der Verfahrensindustrie" Hanser 1969 8 Seiten, bei Bedarf scanbar.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Hi!

Ui, gut zu wissen, danke!

80°C war so meine angepeilte Obergrenze, meist wirds so um 60°C haben.

Geht 80°C kurzfristig, oder sollte ich einen anderen Kleber nehmen (welchen)?

Übrigens: Auf "Wärmeleitkleber" steht ja auch Cyanacrylat drauf, sieht auch aus wie Sekundenkleber, riecht so und fühlt sich auch so an. :-) Bislang bin ich immer davon ausgegangen, daß das ein- und dasselbe ist, nur zu unterschiedlichen Preisen verkauft. :-) Zumal die Wärmeleitung besser ist, je dünner die Schicht ist - und dünne Schichten bekommt man auch mit Sekundenkleber prima hin. Also: Gibts da nen Unterschied?

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Michael Eggert schrieb:

Kurzzeitig schon, aber ich würde dennoch zu Zweikomponentenepoxidkleber (z.B. UHU plus) raten.

Im Wesentlichen ist es einfach der Preis, manche enthalten auch noch feinstkörnige Füllstoffe (z.B. ZnO), das verbessert die Wärmeleitfähigkeit.

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

Hi!

Hm mal schauen, wie das passt.. Vorteil von Sekundenkleber seh ich darin, daß man wirklich dünnste Schichten machen kann. Macht man die Passung so eng, daß es schon schabt, schiebt das den Zweikomponisten- kleber schon raus.

[Wärmeleit- gegen Sekundenkleber]

Hm, der Wärmeleitkleber den ich mal hatte, war absolut klar.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Hi!

Die des Alus an der Heizung würde mir schon reichen.

Iihgitt, und das bei PWM? Nee ich glaub, das macht keinen Spaß.

Äähm, ich meinte die Relation zwischen "bis sich überhaupt was tut" (Zeit, bis die Wärme durch den Widerstand durch ist) und "wie langsam sich das ganze aufheizt" (Wärmekapazität des Alublocks durch Heizleistung).

RC würde ich mit der Wärmekapazität des Alublocks vergleichen. Totzeit wäre ein delay. Denn während man beim RC schon von Beginn an was sieht (dU/dt = I/C; I = U/R für den Startzeitpunkt), sehe ich eben beim Einschalten der Heizung _erstmal_gar_nix_, bis die Wärme außen am Widerstand ankommt, und erst dann das RC-ähnliche Verhalten.

Anstiegszeit ist dann wohl das, was ich mit der Wärmekapazität verbinde. Wie ist die definiert? Zeit, bis Differenz auf 1/e abgenommen hat?

Na, dann lass ich mich mal überraschen, was bei rauskommt.

Kann ich leider schlecht machen. Und schon gar nicht dichter an der Heizung, es sei denn, ich fräs den Zementwiderstand an.

...und wieder google-Futter :-)

Ist das verständlich und übertragbar geschrieben? Dann komm ich evtl darauf zurück (danke schonmal), wenn ich die Strecke aufgebaut und durchgemessen hab.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Da die thermische Zeitkonstant lang sind, kann die PWM ( per Software ) langsam sein, z.B. Millisekundentakt. Wenn man Konstantstromquelle von einigen Milliampere parallel hängt, kann man in der Off-Phase des Schalttransistors die Spannung an der Last messen. Hauptproblem ist ein Heizwiderstand mit üppigem Tempco. Denkbar sind Ketten von Dioden ( Transistoren ) in passenden Gehäusen ( TO220, TO3 ). Allerdings machen die nicht über 150 ´C. Man braucht dann steuerbare Konstantstromquelle um die innere Ube rausmesen zu können.

Wenn die Zahl der in Serie geschalteten RC-Tiefpässe "sehr hoch" ist, machen die die Totzeit auch. Das Modell wird ausser für Wärmetransport auch für Stofftransport verwendet: Erdgasnetz oder hydraulische Steuerungen. Es ist natürlich nur Näherung.

An den schlappen Übergang die Wendetangente anlegen, damit er eckig wird. Dann hat man klare Punkte für Totzeit, Anstiegszeit.

|---------------- in | ---------| /------------- / / out / -----------------/

Nach Dahlin kann man auch suchen. U.a. auch in groups.google. Smith Predictor wurde Ende 50er erfunden und Anfang 70er in Papierfabriken, Walzwerken eingesetzt. Jedoch: da ist das Modell einfach. Und man kann z.B. Drehzahlfehler der Walze messen und ins Modell einspeisen. So günstige Bedingungen hat man sonst nicht.

Naja wohl nicht. Drum bin ich auch noch am Sammeln von Literatur zu Smith wie speziell das Buch von Marshall. Heute laufen Walzwerke vermutlich mit state space, was dann aber nochmal komplizierter ist. Die vernünftigste Lösung ist meist kein Totzeitregler, sondern mehr Sensoren.

MfG JRD

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Rafael Deliano

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