Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

jak wykonać symulator wzrostu temperatury?

sq3hmn 27 Mar 2014 13:46 1101 7
  • #1 27 Mar 2014 13:46
    sq3hmn
    Poziom 10  

    Posiadam sterownik temperatury oleju. Jako elementy wykonawcze są użyte grzałki o mocy od 7 do 30kW. Zbiornik ma objętość raz ok 10 a raz 40 litrów. Jak zasymulować zmianę takiej temperatury żeby najlepiej oddać rzeczywiste warunki pracy takiego sterownika?? Czy jest możliwość stworzenia jakiegoś modelu opierając się na wzorach. Czy najlepiej było by zrobić badania na rzeczywistym urządzeniu i na ich podstawie symulować zmiany? Sterownik który mam "oszukiwać" nie jest trywialnym urządzeniem typu włączy i grzeje tylko ma jakieś śmieszne funkcje powolnego podgrzewania włącza wyłącza włącza wyłącza... I tak na coraz dłużej włącza

    0 7
  • #3 27 Mar 2014 20:11
    sq3hmn
    Poziom 10  

    Może kolega przybliżyć jak to widzi?
    Albo ja nie do końca rozumiem albo kolega nie zrozumiał problemu

    0
  • #4 28 Mar 2014 11:20
    RitterX
    Poziom 36  

    Sterownik ma najprawdopodobniej zaimplementowany regulator PID i dlatego sposób jego działania wydaje się nieco dziwaczny. Nie mniej działa a właściwie powienien działać poprawnie.
    "Oszukanie" sterownika sprowadza się do wstawienia w miejsce docelowego obiektu, obiektu zastępczego. Przyjmimy, że masz sterownik - puszkę, z którego wyprowadzone są przewody termopary albo elementu termorezystancyjnego np. Pt1000 oraz przewód sterujący grzałką. Bierzesz metalowy pojemnik np. wiadro stawiasz na kuchence elektrycznej lub wkładasz grzałkę. Do wiadra wlewasz wcześniej wodę. W niej zanurzasz czujnik. Uruchamiasz regulator i sprawdzasz czy stabilizuje zadaną temperaturę wody w wiadrze. Woda ma ciepło właściwe około dwa razy większe jak olej dlatego będzie jej potrzeba dwa razy mniej przy zachowaniu tej samej mocy grzałki co w oryginale. Oczywiście przy założeniu temperatury podgrzewania poniżej 100C. Woda ma niższą temperaturę wrzenia jak oleje.

    Jest jeszcze możliwość symulacji modelowej. Z grubsza wiadomo jak będzie wyglądał model matematyczny obiektu typu podgrzewany zbiornik z olejem. Przynajmniej dla zakładanego zakresu temperatur. Wiadomo także jakie z grubsza będą parametry transmitancji operatorowej opisującej model. Mając już opisany transmitancją model obiektu zbiornika olejowego możemy połączyć z nim w programie symulacyjnym regulator PID i albo metodą analityczną albo adaptacyjną wyznaczyć konieczne nastastawy. Kiedy ich wartości będą nam się wydawały zadawalające na podstawie wyników symulacji wtedy wpisujemy je do rzeczywistego regulatora i sprawdzamy działanie, poddając dokonując ewentualnie niewielkich korekt.
    Można też komputer, na którym dokonujemy symulacji, podłączyć do sterownika, który będzie w trybie "przezroczystym" czyli będzie jedynie służył komputerowi z programem symulacyjnym jako element wykonawczy i źródło sygnału aktualnej wartości temperatury oleju.
    Jak widzisz wszystko zależy od tego co chcesz zrobić, jaki masz sterownik, jaki masz program symulacyjny?
    Do tego dochodzi problem zmian fizykalnych oleju w funkcji temperatury. Dlatego musisz dookreslić co chcesz zrobić?
    Jedynie sprawdzić działanie sterownika, wtedy wiadro woda i grzałka będą metodą najszybszą czy też tworzysz układ sterowania do posiadanego zbiornika. Wtedy będzie potrzebna albo symulacja albo wyznaczenie parametrów układu regulacji na drodze analitycznej (trzeba to najzwyczajniej policzyć).
    Jest też trzecia możliwość polegająca na użyciu zaawansowanego sterownika z funkcją samostrojenia regulatora PID. Wtedy podłączasz sterownik do sterowania grzałkami i układu pomiaru temperatury zbiornika, ustalasz temperaturę np. połowę maksymalnej i uruchamiasz program automatycznego strojenia nastaw regulatora PID. Sterownik na podstawie algorytmu adaptacyjnego wyznacza parametry reglatora PID. Akceptujesz je i na tym Twoja praca się kończy. Regulator jest gotowy do wspólpracy z urządzeniem. Pozostaje jeszcze wprowadzić zakładaną tempraturę oleju i tyle.

    0
  • #5 29 Mar 2014 18:38
    sq3hmn
    Poziom 10  

    Pomysł pierwszy z wiadrem wody raczej odpada, trzeci z tym dodatkowym sterownikiem też raczej nie wypali - podejrzewam, że to nie będzie tania zabawka:(
    Najbardziej trafnie zostało to opisane w drugiej propozycji. Dokładnie tak chcę wyznaczyć model mojego zbiornika oleju z grzałkami (uwzględnić bieżącą moc grzałek ilość oleju, oraz różnicę w ilości oleju nominalnej do rzeczywistej) i na wejście posiadanego sterownika temperatury zamiast czujnika podawać mu obliczoną rezystancję (bo w sterowniku jest czujnik rezystancyjny temperatury).

    No właśnie ale jak wyznaczyć model - doświadczalnie? Czy jakoś na piechotę? O ile z późniejszymi operacjami wydaje mi się, że sobie poradzę (a przynajmniej jak odświeżę wiedzę która wyparowała) to jak się zabrać za wyznaczenie modelu nie mam pojęcia - zawsze byłem odporny na tą część wiedzy albo po prostu nie zagłębiałem się w to. Gdzie teraz tego poszukać i pod jakim hasłem? Od czego zacząć?

    0
  • #6 29 Mar 2014 19:07
    RitterX
    Poziom 36  

    Obiekt jest zapewne dwuinercyjny. Aby zidentyfikować parametry rzeczywistego obiektu musisz zmierzyć zmianę temperatury oleju w czasie wywołane wymuszeniem czyli włączeniem grzałki pełną mocą - skok jednostkowy wymuszenia.
    W podobny sposób działa algorytm auto-tuning wyznaczania nastaw dla PID w przypadku większości dostępnych sterowników temperatury zawierających tę funkcję.

    0
  • #7 29 Mar 2014 20:15
    sq3hmn
    Poziom 10  

    OK prawie rozumiem.
    Na jakiej podstawie sądzisz że obiekt jest dwuinercyjny? Z doświadczenia? Strzelasz? Gdzieś to można wyczytać? Na podstawie charakterystyki np takiej jak ja osiągnę testując skokiem, a Ty spodziewasz się że ja taką osiągnę?

    Czyli jakieś warunki początkowe mam. Włączam grzanie pełną mocą i zdejmują charakterystykę temperaturową - ok? Jak długo? Do wartości najwyższej możliwej, rozsądnej nastawy temperatury? a może wystarczy mi tylko początek bo i tak potrzebuję wyznaczyć styczną do charakterystyki? A może muszę zdejmowac charakterystykę do nieskończoności? Tylko że nieskończoność skończy się samozapłonem :P

    Na razie dziękuję bardzo za pomoc!
    Jak będzie czas i możliwość to w tygodniu po testuję.

    0
  • #8 30 Mar 2014 00:43
    RitterX
    Poziom 36  

    Zanim zaczniesz testować trochę poczytaj teorii sterowania.
    Jeżeli napisałem, że dwuinercyjny to znaczy, że nie strzelam. Skąd niby u licha miałbym znać tak trudne słowo by nim strzelać?
    Jeżeli nie zależy ci zbytnio na dokładności stabilizacji temperatury to i model zwykłego obiektu jednoinercyjnego w tym przypadku "obleci".
    Zastanów się czy aby na pewno stała czasowa zależy od amplitudy wymuszenia? Właśnie dlatego regulatorowi z adaptacyjnym układem doboru nastaw PID wystarczy kilkukrotne, krótkie załączenie a następnie wyłączenie wymuszenia by zidentyfikować obiekt.

    0