9 svar
149 visningar
Åsa80 4
Postad: 7 jul 16:13

Ziegler-Nichols och lambdametoden

Hej,

Jag läser en arbetsmarknadsutbildning till automationstekniker. Den är på gymnasienivå. För tillfället läser jag en kurs i mät och reglerteknik. Det enda studiematerial vi har är ett digitalt läromedel som heter LearnWARE. Jag har inte fått någon lärarledd undervisning. Igår försökte jag ta hjälp av en lärare i skolan men han är tyvärr opedagogisk och mindre bra på att förklara så jag blev inte mycket klokare efter det.  Jag kört fast på flera saker och behöver hjälp av någon som kan och kan förklara pedagogiskt.

Hur ställer man in en en P, PI och PID regulator? Hur ska man tänka kring de olika parametrar.

Hur utför man steg för steg en optimering enligt Ziegler-Nichols metoden?

Hur utför man steg för steg en optimering enligt Lambdametoden?

Jag har ett antal processer som behöver optimeras innan slutprov får skrivas men jag lyckas inte för jag förstår inte vad och hur jag ska göra.

Känner mig ledsen och uppgiven då jag inte har rätta förutsättningarna för att lyckas.

Kan någon snälla hjälpa mig?

Vänligen,

Åsa

Bubo 4338
Postad: 7 jul 22:38

Hej och välkommen hit.

Inställningarna beror på vad man skall reglera.

Vi tar ett enkelt system som exempel: en spis med ett reglage för effekten, och en gryta med vatten i- Det tar alltså ett tag mellan att man vrider på reglaget och att temperaturen på vattnet ändras.

En regulator kan ha en, två eller alla tre av P-, I- och D-delarna.

"Felet" som vi ska nollställa är avvikelsen från den temperatur vi önskar.
"Signalen" vi ger är läget på temperaturreglaget. I allmänhet kan man ge positiv och negativ signal, dvs i det här exemplet värma och kyla.


Proportionell regulator:
Ju större felet är, desto större signal ger vi. Om temperaturen är lite för låg, skruvar vi upp reglaget lite. Om temperaturen är mycket för låg, skruvar vi upp reglaget mycket.

Integrerande regulator:
Fortsätt öka på signalen, så länge felet kvarstår. Om signalen inte ändrar felet, så bara fortsätt öka signalen.

Deriverande regulator:
Om vi ser att felet är på väg åt rätt håll, så ta inte i lika mycket. Om vi ser att felet är på väg åt fel håll, ta i mer.

 

Exempel P-regulator:
Ge massor av effekt när vattnet i grytan är kallt, mindre effekt när vattnet är aningen för kallt, och kyl vattnet när det är för varmt.

Exempel I-delen:
Om vi har haft för kallt vatten länge tar vi i mer.

Exempel D-regulator:
Om vi långsamt närmar oss rätt temperatur ger vi kraftigare signal, om vi snabbt närmar oss rätt temperatur behöver vi svagare signal.


Ziegler-Nichols ger oss "goda gissningar" på hur stor vikt vi ska lägga på de tre delarna för att få ett någorlunda snabbt, men ändå mjukt, system.


När du har en formel för regulatorn, väljer man enligt Ziegler-Nichols så här:

Först tar vi bara en P-regulator, och ställer in signalen = K * felet, så att vid ett "litet" fel ger vi "ganska stor" signal. Välj K så stort att det nästan blir självsvängningar (vattnet på spisen svänger mellan isvatten och stormkokande i stället för att stanna på önskad temperatur)

Dra sedan ner K till 45% av den förstärkningen, och välj T i din formel för I-delen till svängningstiden delat med 1.2
ELLER
dra ner K till 60% av den förstärkningen, och välj T i din formel för I-delen till svängningstiden delat med 2, T i din formel för D-delen till svängningstiden delat med 8.

Åsa80 4
Postad: 8 jul 13:39

Tack! Och tack för ditt långa och utförliga svar.

Jag har läst igenom det några gånger men har svårt att visualisera din beskrivning i läromedlet. Det beror nog på att jag har svårt och förstå.

Är helt med på att det är olika beroende på vad som ska regleras.

Enligt Ziegler-Nichols metoden ska jag optimera en process i temperatur (inomhus), hastighetsreglering, nivåreglering och en flödesreglering.

Enligt Lambda är det en temperatur, nivå, flöde och koncentration.

Medans optimeringsprovet har två temperatur optimeringar, en nivå, ett vattentorn (till/från) och en koncentration.

Jag vet att det finns många som klarat detta innan mig men för mig finns inte det logiska tänkandet där.

Handlar det om att jag ska öka och minska siffrorna på respektive del för att få mer eller mindre svängning?

När jag använder Ziegler-Nichols ska man inte alls amvända P, PI och PID inställningarna? Vad beryder K? Och vad betyder T? Hur vet jag vilken signal jag ska börja på?

Jag har 1000 frågor känns det som.

Tack återigen för ditt svar. 

Vänligen,

Åsa

Bubo 4338
Postad: 8 jul 21:09 Redigerad: 8 jul 21:14

Jag har lite svårt att svara på rätt nivå. Normalt stöter man på reglerteknik efter gymnasiet, inte på gymnasiet.

 

P-regulatorn fungerar så att

om min uppmätta temperatur (den temperatur jag vill reglera) är x under den önskade temperaturen, så ger jag en effekt på plattan (dvs min styrsignal) som är K gånger x. Min styrsignal är proportionell mot skillnaden mellan önskat värde och uppmätt värde.

 

Enheten för K blir ungefär "signal per grader"

Bubo 4338
Postad: 8 jul 21:16

I-delen av en regulator fungerar så att

felet integreras över en tid. Integraler kan du väl räkna på? Om uppmätta temperaturen har varit 3 grader för låg under 6 minuter eller kanske 12 grader för låg under 1.5 minut, så säger den här delen att vi ska ge en styrsignal som är 18 gånger "någonting".

Vi kan säga att den är K gånger integralen delat med någon tid, därför att...

Integralen får ju enhet "grader gånger tid" och K hade sedan tidigare enhet "signal per grader", så vi behöver dela med någon tid.

Åsa80 4
Postad: 9 jul 23:20

Nej jag kan ingenting utan är helt novis. Har aldrig varit i kontakt med reglerteknik innan denna kurs påbörjades.

Jag kan likna det med att du eller någon annan får ett helt okänt ämne eller kanske en arbetsuppgift du aldrig gjort förr. Till din hjälp får du lite instruktioner men ingen som berättar hur eller varför du ska göra på ett visst sätt, inte heller vad begrepp innebär. Din arbetsgivare säger att du har max tre veckor att lära dig sedan ska du börja arbeta med det alterntivt göra ett prov. När du gör försök att fråga dina kollegor om hjälp får du svaret "tyvärr kan jag inte hjälpa dig, jag ska gå på semester, du får fråga någon annan". När du frågar nästa kollega ger hen dig samma svar. Klarar du inte de nya arbetsuppgifterna riskerar du att inte få någon lön och tillslut bli av med jobbet.

Det är ungefär mitt scenario men det handlar om utbildning och a-kassa istället. 

Ska till skolan på måndag för att försöka få hjälp av en annan lärare. Förhoppningsvis kan han hjälpa mig. Har även sökt lite på Youtube och hittat några filmer. Det knepiga är att dem använder begreppen på engelska som jag knappt ens vet vad dem betyder på svenska.

ThomasN 980
Postad: 10 jul 01:25

Vilken jobbig situation!

Jag ska försöka komplettera Bubo:s beskrivning med lite figurer och förklaring om vad en PID-regulator är.

Jag tänker mig fallet med att vi ska hålla en temperatur i t.ex ett rum.
Temperatursensorn ger en signal som motsvarar temperaturen i rummet och inställningsratten ger en signal som motsvarar önskad temperatur. Cirkeln med + tecknet är en adderare. Lägg märke till minustecknet för tempsensorsignalen, ut från adderaren kommer alltså skillnaden mellan önskad och verklig temperatur. Denna brukar kallas reglerfelet, "e" (e som i engelskans error).
P, I och D reagerar på olika sätt på insignalen e och deras utsignaler adderas i den högra adderaren och vi får en signal "u" som styr värmaren.

Hur P, I och D fungerar kan man se formeln. (bli inte förskräckt, den är inte så konstig som den ser ut). Jag har ringat in de olika termerna för P, I och D.
P är helt enkelt en konstant gånger e. Ju större skillnad mellan önskad och verklig temperatur, ju större u.
I är en "integrator". Dvs med ett konstant värde på e så kommer öka och öka allteftersom tiden går.
D är en "derivator". Den reagerar på hur snabbt e ändrar sig. Ändrar sig e snabbt blir D:s utsignal hög, ändras den inte alls blir den noll.

Hoppas du blev lite klokare. Skickar med ett par länkar också, på engelska tyvärr. Du kanske redan läst dem men ifall att.

https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller

https://en.wikipedia.org/wiki/Ziegler%E2%80%93Nichols_method

Bubo 4338
Postad: 10 jul 09:10

En sökning på "online pid simulator" ger en del träffar som kanske kan vara bra.

Åsa80 4
Postad: 10 jul 20:27

Tack ThomasN för din förklaring.

Jag ska läsa igenom den några gånger så kanske det blir lite klarare.

Förstår att PID används för att hålla en jämn nivå oavsett om det handlar om temperatur eller nivå. Man vill att är och börvärde ska ligga så nära varandra som möjligt.

Men jag förstår inte vilka siffror eller procent som ska anges i respektive ruta på regulatorn och hur dessa ska justeras, när behöver jag justera dem och på vilket sätt. Om man tex vill att temperaturen ska hålla sig på 20 grader i ett rum. Inte heller hur jag ska veta när P, PI eller PID används. Detta är dessutom bara grunden.

När jag under helgen försökt sätta mig in i Ziegler-Nichols och lambdametoden tillkommer det frekvenssvarsmetod med tillhörande beräkningar, kritisk period, kritisk förstärkning, hur man får processen att självsvänga, stegsvar, dödtid, processförstärkning, tidskonstant, hastighetsförstärkning, bestämande av lambda, göra rätt beräkningar, veta hur sampling och brus påverkar processen, avgöra om processen är integrerade eller självreglerande, veta om man är nöjd med optimeringen eller om man behöver ändra något samt hur man ska göra det och varför och säkert mycket mer.

Jag är oerhört tacksam för både din och Bubos hjälp, känner mig bara så oerhört frustrerad.

CurtJ 466
Postad: 10 jul 21:34

Usch vilken situation, jag förstår precis hur du känner det men ge inte upp. Vi hjälper dig gärna så mycket du vill.

Jag har scannat några sidor om optimering från min lärobok för gymnasienivå från 70-talet. Det är fortfarande giltigt. Lambda-metoden finns nog inte med men du kan få en grundläggande beskrivning av optimering och Z-N-metoden och med det som grund hittar du säkert en beskrivning av lambda-metoden på nätet

Ursäkta formatet och att s131 kom fel och ignorera mina anteckningar. Hoppas det ger dig lite ljus i tunneln.

 

 

Svara Avbryt
Close