Reglerauslegung für Temperaturregelung

[name123 (Gast)]

Hallo,

ich möchte die Temperatur in einem isolierten Behälter über einen 0,73 
Ohm Widerstand regeln. Zum Einsatz kommt Labview und eine 
Spannungsquelle, die über RS232 angesteuert werden kann um Strom und 
Spannung einzustellen. Wie komme ich an die Reglerparameter? Ich hab 
einfach mal 7 W auf die Heizung gegeben und den Temperaturverlauf 
aufgenommen, kann ich so mit z.B. Ziegler Nichols die Parameter für den 
PI-Regler bestimmen oder muss ich die Spannungsquelle als Stellglied 
noch beachten? Der Regler würde ja eine Spannung oder einen Strom für 
die Spannungsquelle vorgeben und diese würde eine Leistung als 
Stellgröße ausgeben. Da P=U²/R ist hätte ich kein lineares Verhalten 
mehr und Ziegler Nichols wäre nicht mehr anwendbar ?!

Da das Ganze für meine Bachelorarbeit ist und eine Messung ewig dauert 
würde ich die Reglerparameter ungerne durch ausprobieren ermitteln. Wie 
muss die Spannungsquelle in die Reglerauslegung einbezogen werden?

[aSma>> (Gast)]

name123 schrieb:
> Da das Ganze für meine Bachelorarbeit ist und eine Messung ewig dauert
> würde ich die Reglerparameter ungerne durch ausprobieren ermitteln. Wie
> muss die Spannungsquelle in die Reglerauslegung einbezogen werden?

Ausprobieren tut man im Kindergarten. Als angehender Ingeneur benutze 
die Hilfsmittel, die du hast (labview, matlab) und erstelle eine 
wahrheitsechte Simulation.

Da du zwei Stellgrößen hast, kannst du eine Kaskadenregelung in Betracht 
ziehen oder auch eine Leistungsregelung. Alles Spekulationen. Meistens 
hat man nur die Spannungsquelle als Stellglied, dann kommst du mit den 
heuristischen Verfahren nicht weit.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Was spricht denn dagegen, das Stellglied zu linearisieren ? zB indem man 
die Wurzel der Leistung als Spannung ausgibt ?

Das Verhalten ist eh nichtlinear. Da du mit einem widerstand nicht 
kuehlen kannst... es bringt bei Uebertemperatur nichts, die Stellgroesse 
per Integrator an den unteren Rand fahren zu lassen.

Nichtsdestotrotz, eine Temperaturregelung ist ein Augenoeffner. Weil so 
megatrivial.

[Bildungsnotstand (Gast)]

name123 schrieb:
> Da das Ganze für meine Bachelorarbeit ist ...
Das ist einfach nur peinlich.

[Patrick (Gast)]

Muss es denn eine kontinuierliche Regelung sein?
Wenn es eh schon ewig dauert, dann kannst du getrost einfach ein und 
ausschalten, wenn bestimmte Temperaturen erreicht werden (2-Punktregler 
mit Hysterese).
Ansonsten zum Thema Reglerentwurf:
Aufheizkurve nach Eingangssprung (Heizung mit gewisser Leistung heizen 
lassen) ermitteln, Streckenverhalten identifizieren (PT1 oder PT2, 
wahrscheinlich mit Totzeit, aber ggf vernachlässigbar). Hier gibt es 
verschiedene Ansatze --> n gleiche oder n gestaffelte Zeitkonstanten.
Bei PT1 ist es einfach, dort einfach Erreichen von 63% des Endwertes als 
Zeitkonstante ermitteln, Verstärkung ist T_end durch P_heiz.

Es ergibt sich deine Streckenübertragungsfunktion G(s)=T(s)/P(s).

Dafür kannst du dann mittels Reglerentwurfsverfahren (und da gibts 
tausende) einen Regler berechnen. Ich würde PI-Vorschlagen, ggf. reicht 
P aber auch aus (und es kann nicht instabil werden bei PT2).
Mit der Reglerzeitkonstante kannst du ggf eine Zeitkonstante deiner 
Strecke kompensieren. Über die Wurzelortskurve oder im Bodediagramm gibt 
es Ansätze, mit denen du ein Überschwingen bewusst in Kauf nehmen oder 
verhindern kannst.
Soviel zur Theorie, mich wundert es aber, dass du das in der 
Bachelorarbeit machen musst und nicht weißt, wie es gemacht wird. 
Vielleicht kramst du mal deinen Regelungstechnikhefter raus.

[name123 (Gast)]

Patrick schrieb:
> Aufheizkurve nach Eingangssprung (Heizung mit gewisser Leistung heizen
> lassen) ermitteln, Streckenverhalten identifizieren

so hab ich  es auch gemacht, war halt nur das Problem mit dem 
nichtlinearen Stellglied.

Patrick schrieb:
> so viel zur Theorie, mich wundert es aber, dass du das in der
> Bachelorarbeit machen musst und nicht weißt, wie es gemacht wird.

Habe schon länger nichts mehr mit Regelungstechnik zu tun gehabt, der 
Anstoß mit dem Linearisieren hat mir gefehlt. Danach war es kein Problem 
mehr, der PI-Regler läuft mittlerweile.