PID

PID ist ein Modul, das nach dem P-I-D Algorithmus einen Regelkreis realisiert.

Dieser besteht grundsätzlich aus folgenden Komponenten

• Sollwert (desired value)
• Istwert (measured value)
• Stellgröße für Stellglied (actuation/actor)

Projekt-Status

Das neue Modul befindet sich in der Evaluations-Phase und ist noch nicht für produktiven Einsatz freigegeben. Die nachfolgenden Ausführungen dienen zu Spezifizierung der neuen geplanten Funktionalitäten.

Features

• einstellbarer Bewertungs-/Berechungszyklus
• Überwachung des Istwert-Gebers über dessen Zeitstempel (Sensorausfall)
• Skalierbarkeit der Ausgabehäufigkeit an das Stellglied über Zeit und Mindeständerung
• Zwangsausgabe an das Stellglied nach Ablauf eines einstellbaren Zeitintervalls
• Notstellung des Stellgliedes, falls Istwert-Geber ausgefallen ist
• Begrenzung des Stellbereiches nach oben und unten
• Festlegung der Nachkommastellen (0..5) des Ausgabewertes zum Stellglied
• Festlegen einer minimalen Regelabweichung, ab der der Regler aktiv wird
• Festlegen des Reading-Namens für den Sollwert
• Festlegen des Reading-Namens für den Istwert
• Invertierung des Reglerwirksinnes
• Festlegen der minimalen Aktualisierungsrate der Readings
• Festlegen der Proportionalitätskonstanten P,I,D

Attribute

Parameter	Wertebereich	Default	Beschreibung
pidActorValueDecPlaces	[0..5]	0	Anzahl der Nachkommstellen für Ausgabewert zu Aktor
pidActorInterval	uint	180	minimale Wartezeit in Sekunden, bis neue Ausgabe an das Stellglied erfolgen kann
pidActorThreshold	uint	1	Notwendige minimale Änderung zum Altwert der Stellgliedausgabe, damit diese erneut erfolgt
pidActorErrorAction	[freeze, errorPos]	freeze	legt das Verhalten der Ausgabe zum Stellglied fest, wenn der Istwert nicht innerhalb von <pidSensorTimeout> aktualisiert wurde (Sensor-Ausfall) freeze: Position des Stellgliedes beibehalten ErrorPos: Position anfahren, die unter Attribut <pidActorErrorPos> angegeben ist."
pidActorErrorPos	int	0	Diese Position ist einzunehmen, wenn pidActorErrorAction auf errorPos steht und der Istwert-Geber ausgefallen ist.
pidActorKeepAlive	uint	1800	Spätestens nach dieser Zeit erfolgt eine Zwangsausgabe an das Stellglied (wenn PID nicht disabled und nicht stopped)
pidActorLimitLower	float	0	untere Begrenzung für das Stellglied
pidActorLimitUpper	float	100	obere Begrenzung für das Stellglied
pidCalcInterval	uint	60	Berechnungszyklus in Sekunden, nach dem die PID-Berechnung durchgeführt wird.
pidDeltaTreshold	uint	0	wenn die Regeldifferenz(delta) kleiner al pidDeltaThreshold,, dann wird der Regler eingefroren (state= idle)
pidDesiredName	string	desired	Name für das Reading, das den Sollwert für den Regler aufnehmen soll
pidMeasuredName	string	measured	Name für das Reading, das den Istwert für den Regler aufnehmen soll
pidSensorTimeout	uint	3600	Zeitlimit in Sekunden, nach dessen Überschreitung der Ausfall des Istwert-Gebers anzunehmen ist
pidReverseAction	[0,1]	0	Umgekehrter Wirksinn des Reglers
pidUpdateInterval	uint	300	Zeitlimit in Sekunden, nach der ein Zwangsupdate der Readings erfolgen muss (Kurvendarstellung).
pidFactor_P	pos. float	25	Proportionalitätskonstante für P-Anteil
pidFactor_I	pos. float	0,25	Proportionalitätskonstante für I-Anteil
pidFactor_D	pos. float	0	Proportionalitätskonstante für D-Anteil
disable	[0,1]	0	Freigabe/Sperren des Reglers

Hintergrund-Informationen

Anti-WindUp-Strategie

Der integrale Anteil des PID-Reglers wird ohne Gegenmassnahmen auch dann weiter integriert, wenn das Stellglied bereits an seine Grenzen gestossen ist. Dies hat den Nachteil, dass nach einer Reduzierung der Regeldifferenz lange Wartezeiten entstehen können, bis das Stellglied reagiert. Dies nennt man den WindUP-Effekt. Hierzu wurde die folgende Strategie entwickelt:

[[File:13_10_20_PID_Windup.png]

WindUP

Weblinks

• Forumseintrag zur Überarbeitung des Moduls ab 2013/09
• Wikipedia Regler