Temperaturregelung mit PID Regler

Hallo Community.

Ich bin ganz neu hier im Forum und auch ein echtes Greenhorn in LabVIEW. Ein Teil meiner Bachelorarbeit befasst sich mit dem Umbau einer Temperatursteuerung in eine Regelung mit Hilfe eines PID Reglers. Das Ziel dabei ist die Aufheizung und Aufrechterhaltung verschiedener Temperaturen eines Prüfkörpers um Messungen durchführen zu können. Dazu wurde mir ein Steuerungs-VI zur Verfügung gestellt. Hier im Forum habe ich dann den "Simple PID" gefunden, komme aber im kompletten überhaupt nicht zurecht. Um mich mit LabVIEW überhaupt vertraut zu machen, habe ich mir das Buch "Einführung in LabVIEW" von Wolfgang Georgi & Ergun Metin besorgt. Im Anhang habe ich das Steuerungs-VI beigefügt.
Ich wäre sehr dankbar, wenn mir jemand erklärt wie ich den Simple PID darin integrieren muss, bzw. ob es überhaupt so möglich ist.

Hallo Frischi,

schau dir mal dieses Beispiel-VI an:
   
(Ich hoffe, das gibt es schon bei LV8.5...)

(26.11.2013 15:37 )GerdW schrieb:  schau dir mal dieses Beispiel-VI an:
(Ich hoffe, das gibt es schon bei LV8.5...)

In LV8.5 schon, aber diese Beispiele hat man nur nach Installation des Zusatzpaketes PID und Fuzzi. Für so eine langsame Sache wie diese Temperaturregelung dürfte aber der Kauf nicht lohnend sein.

Hallo Lucki,

ok, dann als Bild im Anhang.
Der gezeigte Regler-Baustein ist nur ein simpelster P-Regler (e*Kp) und sollte durch den schon gefundenen SimplePID ersetzt werden. Für den Anfang muss man auch nicht "Hardware-timed..." nutzen, sondern kann mit "on demand" arbeiten...

(26.11.2013 16:35 )GerdW schrieb:  Hallo Lucki,

ok, dann als Bild im Anhang.
Der gezeigte Regler-Baustein ist nur ein simpelster P-Regler (e*Kp) und sollte durch den schon gefundenen SimplePID ersetzt werden. Für den Anfang muss man auch nicht "Hardware-timed..." nutzen, sondern kann mit "on demand" arbeiten...

Wenn ich dich also richtig verstehe, muss ich den P-Regler in der Schleife durch den "Simple PID" hier aus dem Forum ersetzen. Das bedeutet doch dann, dass ich nicht die Temperaturen durch die Regelung schicke, sondern die Spannungen, stimmt das soweit?

Hallo Frischi,

ein PID-Regler an sich "kennt" keine Einheiten. Es ist dem Regelalgorithmus egal, ob er eine Temperatur irgendwo zwischen 100 und 500°C oder eine Spannung zwischen 3 und 7V einregeln soll - solange die Reglerparameter entsprechend eingestellt sind (hier insbesondere Kp, abhängig von der verwendeten Implementierung)...

Ein bißchen Regler-Grundlagen schadet nie: Wikipedia hat einen guten Artikel zu (PID-)Reglern inkl. der üblichen Daumenregeln nach Ziegler-Nichols...

Zitat:dass ich nicht die Temperaturen durch die Regelung schicke, sondern die Spannungen

Letztendlich hängt das auch von der vorhandenen Messtechnik und dem gewünschte Programmieraufwand ab. Wenn dein DAQ dir statt Temperaturen erstmal nur Spannungen ausgibt, dann kannst du auch diese für die Regelung verwenden. Wenn du gleichzeitig aber noch eine schöne Visualisierung haben willst, kann es sinnvoll sein, die Spannungen erst noch in die entsprechenden Temperaturen umzurechnen und damit auch den Regler zu beaufschlagen. Genauso beim Reglerausgang: auch hier hat man meist einen analogen Ausgang (0-10V oder 4-20mA) und keine direkte Heizleistungsangabe wie 100-500W Heizleistung...

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So wie ich das in dem Screenshot sehe, entspricht es glaube ich nicht der Lösung meines Problems. Meine Regelung soll wie folgt aufgebaut sein. Ich gebe eine gewünschte Temperatur an. Anhand dieser Temperatur muss über einen elektrischen Aufbau eine gewisse Spannung an zwei Heizpatronen ausgegeben werden, die dann einen Metallkörper aufheizen. Die sich am Heizkörper einstellende Temperatur wird dann über einen Thermosensor gemessen und soll der gewünschten (eingestellten) Temperatur entsprechen.

Somit besteht mein Problem darin, dass sich die eine Temperatur an eine zweite anpasst, dass ganze aber über die Spannung ablaufen soll.

In dem Programm aus dem Screenshot wird, wenn ich es richtig verstehe, lediglich die eingestellte Temperatur (Set Point) mit dem Proportional Gain verglichen. Woher weiß also die Regelung, ob sie bspw. die Temperatur nach oben oder unten korrigieren muss?

Hallo Frischi,

hast du dir die Wikipedia-Artikel durchgelesen? Dann kennst du ja die Begriffe Sollwert/Führungsgröße, Messwert/Regelgröße und Stellwert.

Im Beispiel oben siehst du sowohl den Sollwert (engl. Setpoint) als auch den Messwert. Beide Größen gehen in einen Regelalgorithmus, der wiederum eine Stellgröße ausgibt. Ganz klassisches Konzept wie aus dem Lehrbuch...

Was brauchst du noch? Wie schon gesagt: den P-Regler im Bild durch deinen PID ersetzen und passende Regelparameter einstellen...

Zitat:lediglich die eingestellte Temperatur (Set Point) mit dem Proportional Gain verglichen. Woher weiß also die Regelung, ob sie bspw. die Temperatur nach oben oder unten korrigieren muss?

??? Da wird ein Vergleich getätigt und du wunderst dich, auf welcher Grundlage der Regelalgorithmus entscheidet?

Wie der Regelkreis an sich funktioniert ist mir klar. Vielleicht steh ich ja nur auf dem Schlauch, aber:

Ich gebe einen gewissen Sollwert, bspw. 200°C ein, die aktuelle Temperatur beträgt bspw. 150°C, Jetzt sagt die Regelung "wir müssen angleichen". Dies geschieht über die Veränderung des Steuersignals, sprich durch die Veränderung der Spannung, was eine andere Leistungsabgabe der Heizpatrone zur Folge hat. So nun zu den Knoten in meinem Kopf.

1. Wenn ich 200°C möchte, dann entspricht dies einer gewissen Spannung, woher weiß die Regelung diese Spannung?
2. Wenn die Spannung aus Punkt 1 unbekannt ist, wie kann dann an diese "herangeregelt" werden?

Sorry, für die aus eurer Sicht vielleicht lächerlich wirkenden Fragen, aber mir ist das überhaupt nicht klar.

Hallo Frischi,

1. aus dem Vergleich von Soll- und Ist-Wert, in Verbindung mit dem Vorzeichen der PID-Parameter...

2.1. Die Regelung "weiß" diese Spannung nicht, sondern wird sich dieser annähern (bei einem PID)...

3.2. Über die PID-Parameter (Kp, Ki, Kd): Der Proportional-Term betrachtet den Regelfehler, der Integralterm den aufsummierten/integrierten Regelfehler, der Differentialterm die Änderung des Regelfehlers. In Summe dieser Terme stellt sich die gewünschte Spannung ein - passende Parameter vorausgesetzt...

Du kennst doch schon den SimplePID. Dort sind doch eben diese 3 Terme in einzelnen Frames einer Sequenz enthalten (zumindest so wie ich dieses VI in Erinnerung habe)...

Edit: Ist schon blöd, wenn die zur Antwort gehörigen Fragen editiert werden...