Страница 1 из 7 123 ... ПоследняяПоследняя
Показано с 1 по 10 из 63

Тема: Альтернатива ПИДу. Ненужная ерунда, или давно известный велосипед?

  1. #1
    Пользователь Аватар для anthrwpos
    Регистрация
    13.02.2017
    Адрес
    Ленобл
    Сообщений
    188

    По умолчанию Альтернатива ПИДу. Ненужная ерунда, или давно известный велосипед?

    Решил разработать регулятор, работающий на основе физической модели с привлечением элементов предуправления.
    Для затравки взял простейшую модель помещения с нагревателем.
    Модель заключается в следующем:
    1) Постулируются следующие величины.
    Теплоемкость отапливаемого помещения C и нагревателя C_h, теплопроводность нагреватель-помещение Q,
    уставка T_0.
    2) на их основе вычисляются следующие величины:
    Тепловая энергия нагревателя W_h = ( T_h - T0 ) C_h
    Тепловая энергия помещения W = ( T - T0 ) C
    Полная тепловая энергия системы WS = W_h+W
    3) Изменение тепловой энергии нагревателя моделируется по закону dW_h/dt = Q ( T - T_h ) + P
    , где P - подводимая в нагреватель мощность (величина управления)
    4) Изменение тепловой энергии помещения постулируется следующим: dW/dt = Q ( T_h - T ) - P_e
    , где P_e - тепловые потери.
    5) подставив выражение для тепловой энергии помещения, вычисляем значение тепловых потерь.
    Pe = Q ( T_h - T ) - C dT/dt.
    6) Из соображений наибыстрейшего достижения уставки постулируем следующий целевой уровень полной тепловой энергии
    WS = C_h P_e / Q
    Наконец, выбираем следующую стратегию регулирования:
    Если полная тепловая энергия ниже целевой, нагреватель включен на полную.
    Если полная тепловая энергия выше целевой, нагреватель выключен.
    В случае равенства мощность нагревателя выбирается равной вычисленным тепловым потерям.

    Так как точного равенства конечно-же не бывает, уровень мощности регулятора на практике берем как тепловые потери плюс разница целевого и текущего уровня полной тепловой энергии деленое на некое время крутизны регулирования.
    Сейчас я обкатываю такой регулятор и результаты по крайней мере удовлетворительные.
    В принципе он при работе чем-то напоминает ПИД. Но есть и отличия. Например при постоянной отстройке управление растет не линейно, а ускоренно. При достижении целевого уровня энергии управление меняется скачкообразно, при правильно заданных параметрах меньше склонность к перерегулированию и автогенерации при лучшей быстроте реакции. Кроме того, в отличии от абстрактных коэффициентов ПИД, здесь мы задаем реальные физические величины, которые можно с хорошей точностью прикинуть и с еще большей - измерить.

    Очевидные проблемы: Предполагается, что температура измеряемая датчиком есть температура во всем помещении. По факту это всегда далеко от истины. Приходится фильтровать данные по некоему времени, чтобы через датчик прошли куски воздуха с разными температурами и усреднить их. Отсюда вторая проблема: алгоритм считает измеренную температуру текущей, а на деле - это температура в неком прошлом - соответственно автогенерация может начаться даже при верно введенных параметрах. Но конечно всё это решается теми-же способами, что и аналогичные проблемы ПИДа.

    Собственно интересует:
    1) я первый подобное придумал, или уже давно было и обкатано и описано? Тогда где и кем?
    2) имеет смысл описанное вообще или ерунда всё это?=)

    PS: предуправление (англ. feed forward) - система регулирования, которая вводит коррекцию на основе прямых измерений величины внешнего воздействия, в отличии от обратной связи (feedback), которая вводит коррекцию по факту изменения регулируемой величины. Здесь по сути предпринята попытка некого косвенного измерения внешнего воздействия - тепловых потерь, хотя строго это все равно всё та-же обратная связь.
    - ά ν θ ρ ω π ο ς -
    Мои универсальные макросы https://github.com/anthrwpos1/macros

  2. #2

    По умолчанию

    Если известны параметры системыкоэффициенты ПИД можно вычислить. Откройте учебник по ТАУ.

  3. #3
    Пользователь Аватар для anthrwpos
    Регистрация
    13.02.2017
    Адрес
    Ленобл
    Сообщений
    188

    По умолчанию

    Тут даже учебник по ТАУ открывать не надо. Оптимальные коэффициенты любого линейного регулятора достигаются тогда, когда все корни характеристического полинома равны.
    Другое дело, является ли ПИД оптимальным в целом?
    К примеру, эволюция температуры во времени при ПИД-управлении описывается дифференциальным уравнением 3 порядка из-за интегральной составляющей, причем невозможно подобрать коэффициенты так, чтобы уравнение выродилось.
    А регулятор заданный вышеприведенной моделью в идеальном случае просто по определению оптимален - при подстановке закона регулирования в модель у нас просто всё сокращается)
    - ά ν θ ρ ω π ο ς -
    Мои универсальные макросы https://github.com/anthrwpos1/macros

  4. #4
    Пользователь Аватар для anthrwpos
    Регистрация
    13.02.2017
    Адрес
    Ленобл
    Сообщений
    188

    По умолчанию

    Цитата Сообщение от capzap Посмотреть сообщение
    ну вот если покажете на модели что стандартный пид заметно уступает Вашему, тогда и можно говорить об оптимальности.
    Я могу это устроить, но это будет очевидное жульничество)
    Ведь регулирование выведенное из модели будет в этой модели очевидно оптимальным, и ПИД ему проиграет однозначно.
    Тут вопрос скорее, кто будет себя лучше вести в реальных условиях.

    И не забываем что не тепературой только занимаются пиды
    Там нет большого труда переделать единицы измерения под другие)
    - ά ν θ ρ ω π ο ς -
    Мои универсальные макросы https://github.com/anthrwpos1/macros

  5. #5

    По умолчанию

    Идея интересная, но не каждый пользователь и наладчик полезет считать по формулам нужные вводные данные для его ситуации.
    у Вас в модели регулятора уже используется 2 параметра , тогда как обычный ПИД использует 1 параметр (одноконтурная САР, что наиболее распространена в применении ).
    тут переходим к каскадному регулятору по двум параметрам - один это feedback , как и был, второй - некое внешние воздействие , которое требуется компенсировать. скорость реакции и точность такого регулятора будет естественно лучше одноконтурной САР и вот такой бы регулятор я сравнил с Вашей моделью.
    http://kipiavp.ru/info/kaskadnoe-regulirovanie.html

    и не забываем, что Вы используете тепловые потери и энергию в данном случае (их требуется вычислять косвенными методами а не прямыми измерениями), тогда как ПИД работает с конкретной физической величиной

    p.s. всё регулирование сводится к решению уравнений теплового и материального балансов, откуда всё и вытекает
    Последний раз редактировалось Трофимов Артем; 20.10.2018 в 10:15.

  6. #6
    Пользователь Аватар для anthrwpos
    Регистрация
    13.02.2017
    Адрес
    Ленобл
    Сообщений
    188

    По умолчанию

    Цитата Сообщение от Трофимов Артем Посмотреть сообщение
    Идея интересная, но не каждый пользователь и наладчик полезет считать по формулам нужные вводные данные для его ситуации.
    Можно вбить и на глазок) ПИД-коэффициенты тоже нужно по уму задавать исходя из тех-же самых теплоемкостей и теплопроводностей по формулам из учебника ТАУ. Но кто так делает? :-)
    у Вас в модели регулятора уже используется 2 параметра , тогда как обычный ПИД использует 1 параметр (одноконтурная САР, что наиболее распространена в применении ).
    В качественном ПИД должно быть 2 параметра: управление и отдельно - интегральная составляющая. В большинстве второй нет, что дает некоторые недостатки регулирования, порой существенные.
    тут переходим к каскадному регулятору по двум параметрам - один это feedback , как и был, второй - некое внешние воздействие , которое требуется компенсировать. скорость реакции и точность такого регулятора будет естественно лучше одноконтурной САР и вот такой бы регулятор я сравнил с Вашей моделью.
    Если измерять внешнее воздействие непосредственно, конечно это будет значительно лучше моего косвенного метода.
    - ά ν θ ρ ω π ο ς -
    Мои универсальные макросы https://github.com/anthrwpos1/macros

  7. #7
    Пользователь Аватар для anthrwpos
    Регистрация
    13.02.2017
    Адрес
    Ленобл
    Сообщений
    188

    По умолчанию

    С кодесисом я еще не работал. Могу предложить для опытов C, Java, Octave/Matlab, Owen Logic =)
    - ά ν θ ρ ω π ο ς -
    Мои универсальные макросы https://github.com/anthrwpos1/macros

  8. #8

    По умолчанию

    Цитата Сообщение от anthrwpos Посмотреть сообщение
    Собственно интересует:
    1) я первый подобное придумал, или уже давно было и обкатано и описано? Тогда где и кем?
    2) имеет смысл описанное вообще или ерунда всё это?=)
    Обратитесь в МГТУ им. Н. Э. Баумана, факультет Информатика и системы управления, кафедра ИУ1 Системы автоматического управления и получите исчерпывающий ответ.

  9. #9

    По умолчанию

    Цитата Сообщение от Newcomer Посмотреть сообщение
    Обратитесь в МГТУ им. Н. Э. Баумана, факультет Информатика и системы управления, кафедра ИУ1 Системы автоматического управления и получите исчерпывающий ответ.
    Я там учусь. В понедельник спрошу у преподавателя.

  10. #10

    По умолчанию

    Цитата Сообщение от anthrwpos Посмотреть сообщение
    Решил разработать регулятор, работающий на основе физической модели с привлечением элементов предуправления.
    Для затравки взял простейшую модель помещения с нагревателем.
    Модель заключается в следующем:
    1) Постулируются следующие величины.
    Теплоемкость отапливаемого помещения C и нагревателя C_h, теплопроводность нагреватель-помещение Q, уставка T_0.
    А будет ли определение С, C_h и Q более легкой задачей чем расчет коэффициентов ПИД регулятора ?
    Последний раз редактировалось Newcomer; 20.10.2018 в 16:48.

Страница 1 из 7 123 ... ПоследняяПоследняя

Похожие темы

  1. Ответов: 37
    Последнее сообщение: 19.10.2018, 11:06
  2. Альтернатива User Managment'a
    от Anjei в разделе СПК1хх
    Ответов: 3
    Последнее сообщение: 19.08.2016, 15:15
  3. Ответов: 3
    Последнее сообщение: 20.02.2016, 16:29
  4. Альтернатива СП 270 с большей диагональю
    от Alex_Kos в разделе Подбор Оборудования
    Ответов: 7
    Последнее сообщение: 03.07.2013, 14:42
  5. мучает меня давно вопрос...
    от Pasha_99 в разделе Трёп (Курилка)
    Ответов: 5
    Последнее сообщение: 16.07.2009, 16:09

Ваши права

  • Вы не можете создавать новые темы
  • Вы не можете отвечать в темах
  • Вы не можете прикреплять вложения
  • Вы не можете редактировать свои сообщения
  •