Альтернатива ПИДу. Ненужная ерунда, или давно известный велосипед?

[anthrwpos]

Добрый вечер!
Коллега anthrwpos.
1.О каком сравнении может идти речь если из представленной регистрации видно, что ПИД регулятор не настроен. Такой процесс свойственен П-регулятору.
2.Часто употребляете выражение опримальные настройки регулятора. О каком критерии оптимальности идет речь? Сформулируйте его.
С уважением Николай Митюхин

Критерий оптимальности - минимизация среднеквадратичного отклонения от уставки в данных условиях работы.

На первой картинке условия под которые оптимизировались регуляторы - это работа при плавных изменениях внешних условий и с шумами датчика.
На второй картинке условия оптимизации - резкое изменение внешних условий.

Соответственно оптимальные параметры в обоих случаях разные. Можно легко показать, что когда регулятор настроенный на хороший переходной процесс регулирует в условиях где нет резких переходов - отклонение от уставки будет выше.

[IVM]

Руководство по применению своего регулятора по какому-то конкретному объекту регулирования приведите. С ПИД регулятором все понятно, там все сводится к подбору коэффициентов. А как у вас ?

[anthrwpos]

Я так понял, все все еще смотрят на формулировку написанную в начале этой темы.
Сейчас мой регулятор задается значительно проще - как ПД-регулятор с некой добавкой. У него всего 3 параметра так-же как и у ПИД, два из них по сути точно такие-же как пропорциональный и дифференциальный параметр ПИД.
Таким образом, отвечая на популярные вопросы: настройка моего ПД+ регулятора в точности такая-же как и ПИД вплоть до того, что можно просто пересчитать коэффициенты ПИД в коэффициенты ПД+ регулятора и оно будет вполне-корректно работать вместо ПИД. Работают они очень схожим образом, заметно отличаясь лишь в условиях, где интегральная поправка ПИД начинает "глючить" моя поправка продолжает работать как положено.
Вот и вся разница)

[Владимир Ситников]

Затем я настроил их параметры на наилучшее прохождение переходных процессов и получил следующую картину.
Вложение 40583

Можете пояснить что нарисовано на этих графиках?
По оси x, очевидно, время. А что по оси Y?

О каком воздействии на систему речь?

Кто владеет java - можете поразвлекаться тоже а заодно проверить, что я не жульничаю)

Добавили бы unit-test'ы. Было бы проще на всё это смотреть.

Например, сдаётся мне, что ваш "волшебный" регулятор может выдать управляющий сигнал "больше 100%" (или меньше 0) (см https://github.com/anthrwpos1/RegTes...g.java#L48-L50 -- возвращается значение pRaw, которое, очевидно, может выходить за границы), и модель подчинится такому управлению и заставит нагреватель сгенерировать больше тепла (или вообще батарею превратит в кондиционер).

Я бы в обработку модели предложил добавить проверку на то, что регулятор не пытается возвращать управляющий сигнал за пределами 0..1

Как у вас работает датчик -- непонятно (я про dSense0/dSense1). Почему не идёте по своей концепции и не делаете в духе "теплопроводность датчика", "теплоёмкость датчика"?


PS. На "new PhysReg(50, 200, 300, 0.1, 20, 40, 300);" без боли смотреть невозможно. Что означают все эти цифры?
Тут нужно либо на Kotlin'е писать (там есть именованые параметры), либо в духе new PhysReg().setTimeStep(0.1).set... , либо ещё как. Но на 50, 200, 300 смотреть невозможно, и, очевидно, тут какое-то жульничество, которое даже проверять не хочется.

[o_nik]

...я настроил параметры моего и ПИД регуляторов

Комментариев коде явно не хватает, чтобы у желающих посмотреть возникло желание вникнуть , стиль программирования на яве тоже странноватый, например, интерфейс регулятора, где нет уставки (хотел ее вывести на график)...

А что, если попробовать в вашем примере вот такие коэффициентики ПИДа:

PID_Fine pid = new PID_Fine(4.3, 60, 300, 0.1, 40, 20);  //создаем ПИД-регулятор

[Алексей Дмитриев]

Ребята, много букв, не осилил. Только давно уже известен регулятор с нечеткой логикой (fuzzy logic), и вы, уважаемый anthrwpos изобретаете велосипед, а по идее fuzzy-регулятор под конкретную задачу, не более того.
С задачей регулирования температуры прекрасно справляется обычный ПИ-регулятор.

[Владимир Ситников]

Комментариев коде явно не хватает, чтобы у желающих посмотреть возникло желание вникнуть , стиль программирования на яве тоже странноватый, например, интерфейс регулятора, где нет уставки (хотел ее вывести на график)...

Всё так!
Я сначала тоже думал это же самое написать, но остановился на мысли "как бы разговор не перешёл в плоскость Java программирования".

[o_nik]

как бы разговор не перешёл в плоскость Java программирования

Похоже, уже переходит Только я с Вами сильно дискутировать=спорить не буду, т.к. уже лет 7 на Java не писал.

Да, впрочем, ... с ней с явой.
Хотелось бы, таки, чтоб автор прокомментировал ПИД-регулятор с предложенными коэффициентами, интересно дальнейшее развитие темы.

[anthrwpos]

И где интегральная поправка ПИД начинает "глючить" ?

Извесно где.
Вот комната, в ней нагреватель и ПИД-регулятор, который должен начать её греть, если температура опускается ниже уставки.
Что делает интегральная поправка летом, когда температура в комнате стабильно выше уставки при выключенном обогревателе?
Правильный ответ: интегрирует по чем зря отрицательную отстройку. В итоге когда настанет зима, там уже столько наинтегрируется, что он еще долго не включится.
Я лично видел один регулятор, кстати, промышленный, голландского производства, который действительно так работает.
Что делают нормальные производители? Придумывают заплатки реализации, где ограничивают бесконтрольное интегрирование в подобных ситуациях. Но я могу целую статью написать о том, какие бывают заплатки и к каким другим глюкам они приводят.

[anthrwpos]

Можете пояснить что нарисовано на этих графиках?
По оси x, очевидно, время. А что по оси Y?

значение регулируемой величины.

Например, сдаётся мне, что ваш "волшебный" регулятор может выдать управляющий сигнал "больше 100%" (или меньше 0) (см https://github.com/anthrwpos1/RegTes...g.java#L48-L50 -- возвращается значение pRaw, которое, очевидно, может выходить за границы), и модель подчинится такому управлению и заставит нагреватель сгенерировать больше тепла (или вообще батарею превратит в кондиционер).

Я бы в обработку модели предложил добавить проверку на то, что регулятор не пытается возвращать управляющий сигнал за пределами 0..1

pHeater = limit(regulator.control(tSensor)) * pHeaterMax;

limit - это оно и есть - ограничитель выхода регулятора.
А сам регулятор должен выдавать управление и меньше 0 и больше 1 на случай, если он регулирует не процент включения нагревателя, а какую либо другую величину, которая может изменяться в других пределах.
Например у меня есть регулятор, который вычисляет температуру теплоносителя. Тут уж диапазоном 0..1 никак не обойтись.

Как у вас работает датчик -- непонятно (я про dSense0/dSense1). Почему не идёте по своей концепции и не делаете в духе "теплопроводность датчика", "теплоёмкость датчика"?

этот финт дает более глубокую задержку данных от датчика, которую невозможно компенсировать по производной. Всё как в жестокой реальности)

PS. На "new PhysReg(50, 200, 300, 0.1, 20, 40, 300);" без боли смотреть невозможно. Что означают все эти цифры?

В стандартной библиотеке java есть полно конструкторов с простым перечислением кучи параметров. Я лично уже привык смотреть в исходники либо в документацию, чтобы понять что это всё такое.
Может это конечно плохой стиль, спорить не буду.

Комментариев коде явно не хватает, чтобы у желающих посмотреть возникло желание вникнуть , стиль программирования на яве тоже странноватый, например, интерфейс регулятора, где нет уставки (хотел ее вывести на график)...

У меня к сожалению очень мало опыта в программировании. Уж что вышло то вышло. Ну и плюс делал второпях, чтобы провести нужные испытания и хоть что нибудь по существу тут задаваемых вопросов ответить. Ну и самому убедиться, что регулятор работает как положено.

А что, если попробовать в вашем примере вот такие коэффициентики ПИДа:

PID_Fine pid = new PID_Fine(4.3, 60, 300, 0.1, 40, 20);  //создаем ПИД-регулятор

Я сегодня устранил баг в модели, поэтому там все параметры поменялись. Если вы рассчитывали эти параметры регулятора под старую модель, то нужно пересчитать.
А если просто так - то сейчас оно выглядит так:
temp2.png
уставка черным, график температуры красным.