Терморегулятор на МК - тепловая инерция - как бороться?

[stas00n]

Собрал я терморегулятор на МК - задача у него теоретически "простая" - поддерживать заданную температуру в пределах +-5 градусов, к примеру. На практике же получилось вот что - если управлять нагревом тупо вкл/выкл, из-за избытка мощности нагревателя, теплоемкости и теплового сопротивления в системе нагреватель - датчик получается такая вот картина:


Синий график - температура, оранжевый - мощность на нагревателе в % от максимальной; по оси х - секунды. Заданная t - 100С. Точность, понятно, ни в какие ворота.
Попробовал регулировать мощность в зависимости от разности заданной и фактической температуры - пока "на глазок" - результат получше, но все равно далеко от желаемого:


Тут примерно до 120-й секунды - "выход на режим" - все еще большой избыток мощи - большой перегрев в начале. Дальше держится в пределах +-3 градуса. Примерно на 170 секунде включил отбор тепла от нагревателя (обдувал феном) - средняя t снизилась, "ход" температуры увеличился.

Посоветуйте какой-нить хитрый алгоритм управления мощностью, чтобы:
1) - быстро устанавливался режим.
2) - поддерживалась t с заданной точностью, причем как при работе с отбором тепла от нагревателя, так и без оного - "вхолостую".

[Meteor]

Увы надо выбирать или быстрый нагрев - тогда 100% мощности, или "нарезанная" мощность - но не такой быстрый нагрев.
Что касается точности поддержания температуры - сложно выбрать "правильное" место размещения датчика. Наверное правильнее делать мультисенсорную систему (3..10 датчиков) и хитрющий алгоритм оюработки

[stas00n]

Вот на графиках видно, что по достижении заданной температуры нагреватель выключается, а температура продолжает расти "по инерции", получается сильный перегрев. Надо как-то выбрать момент , чтобы заблаговременно, до достижения заданной t вырубать нагрев, чтоб "по инерции" t дошла до нужного значения. Вопрос как это сделать? Может, дифференцировать температуру и по производной корректировать мощность? Что касается расположения датчика - тут ничего поделать я не могу - нагреватель - стеклокерамическая пластина с заделанным внутрь терморезистором. Менять конструкцию не представляется возможным.

[Meteor]

Вам поможет только прогнозирование.
Фильтр Калмана предлагать не буду.
Как самое простое - снять характеристики и попытаться учесть их в алгоритме, считаем сколько ремени включено и далее принимаем решение

[asteroid7]

1. Сократить энерцию реакции нагреватель - датчик принудительным обдувом последнего. То же, что и конвекция воздуха.
2. Как Meteor рекомендовал "нарезать" мощность, т.е. аппроксимировать нагрев разбив его на участки, задав для каждого максимальную мощность. Инерцию "вылета" сократите, но время выхода в режим увеличите.
3. ПИД регулирование. Вот где есть развернутся меняя коэффициенты и параметры настроек. Лучше принципа ПИД нагрева не встречал.

[akl]

Здравствуйте. Может поможет оттолкнуться этот документ от ATMEL http://www.atmel.com/dyn/resources/prod ... oc2558.pdf

[stas00n]

Вот что пока наработал: "продифференцировал" температуру (точнее - отсчеты АЦП) с периодом 1с - желтый график (с 5х "зумом" для наглядности).

Вот думаю значение этой производной отмасштабировать до какого-то значения мощи, добавить мощность, необходимую для поддержания t, посмотреть что получится.

Как самое простое - снять характеристики и попытаться учесть их в алгоритме, считаем сколько ремени включено и далее принимаем решение

это уже сделано с самого начала - для каждой температуры своя мощность. Мощность у меня регулируется ШИМ'ом с шагом 1/32

1. Сократить энерцию реакции нагреватель - датчик принудительным обдувом последнего. То же, что и конвекция воздуха.
2. Как Meteor рекомендовал "нарезать" мощность, т.е. аппроксимировать нагрев разбив его на участки, задав для каждого максимальную мощность. Инерцию "вылета" сократите, но время выхода в режим увеличите.
3. ПИД регулирование. Вот где есть развернутся меняя коэффициенты и параметры настроек. Лучше принципа ПИД нагрева не встречал.

1. Не годится, конструкцию нагревателя описывал выше.
2. Сделано, но медленно разогревается, вначале "форсирую" нагрев большой мощностью, пока промахиваюсь.
3. Вот к этому и иду вроде.
akl, сейчас гляну.

[stas00n]

akl,спасибо, вроде то что надо. Да и вообще сейчас почитаю про ПИД-регулировку, а то сижу тут велосипед изобретаю, а оказывается, "все уже украдено до нас"(с)

[Meteor]

Так с этого и надо было начинать- Теория автоматического управления

[stas00n]

Так с этого и надо было начинать- Теория автоматического управления

Дык кабы я знал, с чего начинать:) Была проблема - я описал. А что есть готовое решение - не знал. Хреново все-таки быть неучем Пойти чтоль учиться на старости лет? Зато до ПД-регулировки я хоть сам допетрил (скромно так ).

[Сэр Мурр]

Собственно, Вам уже ответили- надо вдаваться в дебри ТАУ и ПИД.
Если нагреваемый объект- неизменной массы, нагревается всегда до одной температуры- то вполне достаточно экспериментально определить границы перехода от одной интенсивности нагрева к другой.
Если эхти величины- переменные, то надо строить систему ПИД.
Мне в скором времени предстоит решать подобную задачу. Мысли о её реализации уже есть.

[ST_A]

Помимо всего этого повороши в периодике следующие статьи:

1. Еременко С. В. Математическая модель состояния воздушной среды инкубационной камеры. http://www.seveks.ru/mаtemat_model.htm/
2. Денисенко В. ПИД-регуляторы: принципы построения и модификации. «Современные технологии автоматизации», 2006, №4, с. 66-74, 2007, №1, с. 78-88.
3. Денисенко В. ПИД-регуляторы: вопросы реализации. «Современные технологии автоматизации», 2007, №4, с. 86-97. 2008, №1, с. 86-99.

Для первого восприятия они тяжеловаты, но тем не менее очень много полезного можно причерпнуть. Если очень припечет, то могу прикрепить эти статьи а фомате Word по спец.заявке

[stas00n]

ST_A, спасибо, скачал, почитаю как время будет. С картинками - это хорошо:) А первую статью я коллеге на работе подсуну - у него как раз в инкубаторе проблемы с влажностью:)

[mzhur]

Курсовик на 4м курсе делал, точь в точь регулирование нагрева котла по температуре теплоносителя.
Чистый Пид регулятор, плюс адаптировать регулирование под дискретное управление. Эх где те времена. Могу наверное поискать, правда придется еще найти 3.5'' дисковод

[ST_A]

Если проблема с дисковводами, то пока у меня еще уцелел один штабель на 3,5" и второй на 5,25", пока не пускаю под нож их. А так пора давно содержимое дискет перенести на винт и оптические носители.

[mr_smit]

Вот что вам поможет:
http://microsin.ru/content/view/803/44/

[stas00n]

Коллеги, спасибо огромное, обязательно все изучу, как время будет - сейчас его вдруг стало катастрофически мало, а основной работы - много. Сейчас подбираю коэффициенты наугад, смотрю что получается, пытаюсь систематизировать. Времени уходит много - остывает штукенция медленно, зараза. Вот один из графиков, - было и получше (практически идеально), но картинку не сохранил и коэф-ты не записал