PID

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

Projekt-Status

Das neue Modul befindet sich in der Evaluations-Phase und ist noch nicht für produktiven Einsatz freigegeben. Die nachfolgenden Ausführungen dienen zur Spezifizierung derneuen 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:

WindUP

Sobald das rechnerische Stellsignal (Ventilstellung Calc) die obere Grenze des Stellgliedes überschreitet (pidActorLimitUpper) oder die untere Grenze unterschreitet (pidActorLimitLower), wird die Integration des I-Anteils eingefroren.


Am Beispiel:

An Position L1 überschreitet der rechnerische Ausgabewert des Stellgliedes die obere Grenze (100%). Der I-Anteil verändert sich nicht mehr bis zur Position L2. Hier unterschreitet der Augabewert die obere Grenze, der I-Anteil kann wieder verändert werden.

Weblinks