Ansteuerung zweier Heizer mittels PID-Regler

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Ansteuerung zweier Heizer mittels PID-Regler - Christoph1993 - 25.11.2018 17:59

Hallo zusammen,

ich bin seit kurzem Mitglied in diesem Forum und habe ca. 1 Monat LabVIEW-Erfahrung (Version 2016). Ich benötige eure Hilfe bei der Ansteuerung zweier Pt-Widerstandsheizer (innerer und äußerer Heizer) auf einem Sensor (5mm x 5mm). Das Ziel ist dabei eine homogene Temperaturverteilung zu erreichen, das heißt beide Widerstände sollen sich im Laufe der Regelung angleichen. Ein Regelvorgang (inklusive Bearbeitungszeit der Datenmengen) soll dabei max. 0,5 Sek betragen, da die beiden Widerstände bereits nach 1 Sek ihre Endtemperatur erreichen und dadurch der Sensor zerstört wird.
Ich habe mir dabei überlegt zwei PID-Regler zu verwenden, die mit berechneten Ist-Widerstandswerten und gemessenen Soll-Widerstandswerten arbeiten. Die Eingangsgrößen des Regelkreises sind der Strom und eine konstante Spannung. Die Ausgangs- bzw. Stellgröße ist der Strom, der kontinuierlich variiert und rückgekoppelt wird.
Meine Frage ist nun, welche Geräte, Treiber, etc. ich verwenden soll, um die Vorgabe von max. 0,5 Sek einzuhalten und dementsprechend wie ich das Programm gestalten soll, um die Bearbeitungszeit so gering wie möglich zu halten (ich habe mir dabei als ersten Schritt überlegt, das Programm in eine *.exe-Datei zu komprimieren). Zur Verfügung stehen mir vier Keithley 2000/2001 Multimeter und ein Agilent 82357B GPIB USB. Falls etwas unklar ist, bitte einfach nachfragen. Ich hoffe auf baldige Antworten und wünsche euch einen guten Start in die Woche. Big Grin

RE: Ansteuerung zweier Heizer mittels PID-Regler - GerdW - 25.11.2018 18:17

Hallo Christoph,

herzlich willkommen im Forum!

Zitat:Das Ziel ist dabei eine homogene Temperaturverteilung zu erreichen, das heißt beide Widerstände sollen sich im Laufe der Regelung angleichen.

Ich nehme mal an, die Temperatur beider Widerstände soll gleihc werden, aber nicht zwangsläufig ihr Widerstandswert!?

Zitat:Ein Regelvorgang (inklusive Bearbeitungszeit der Datenmengen) soll dabei max. 0,5 Sek betragen

Was willst du in 0.5s erreichen? Soll das die Iterationszeit deiner Regelschleife sein?
Oder soll das die Zeit für den kompletten Regelvorgang werden, d.h. bis zum Erreichen der Zieltemperatur?

Zitat:da die beiden Widerstände bereits nach 1 Sek ihre Endtemperatur erreichen und dadurch der Sensor zerstört wird.

Wenn der Sensor durch das Aufheizen der Widerstände zerstört werden könnte, solltest du eine Begrenzung des Heizstroms in der Hardware vorsehen!

Zitat:Ich habe mir dabei überlegt zwei PID-Regler zu verwenden, die mit berechneten Ist-Widerstandswerten und gemessenen Soll-Widerstandswerten arbeiten.

Du wirst doch eher den IST-Zustand messen und den SOLL-Zustand berechnen - oder?

Zitat:Die Eingangsgrößen des Regelkreises sind der Strom und eine konstante Spannung. Die Ausgangs- bzw. Stellgröße ist der Strom, der kontinuierlich variiert und rückgekoppelt wird.

Der Strom soll sowohl Mess- als auch Stellgröße sein?
Reicht dann nicht ein einfacher Stellkreis statt eines Regelkreises aus?

Zitat:Zur Verfügung stehen mir vier Keithley 2000/2001 Multimeter und ein Agilent 82357B GPIB USB.

Wie schnell kannst du die DMMs abfragen? Je nach Genauigkeit benötigt so ein DMM gern mal bis zu 1s für einen Messwert…

RE: Ansteuerung zweier Heizer mittels PID-Regler - Christoph1993 - 25.11.2018 19:53

Hallo Gerd,

erstmal danke für die schnelle Antwort.

Zitat:
Zitat:Das Ziel ist dabei eine homogene Temperaturverteilung zu erreichen, das heißt beide Widerstände sollen sich im Laufe der Regelung angleichen.
Ich nehme mal an, die Temperatur beider Widerstände soll gleihc werden, aber nicht zwangsläufig ihr Widerstandswert!?

Das ist in dem Fall unerheblich da R mit T über R(T) = R_0*(1+alpha*Delta_T) linear verknüpft ist.

Zitat:
Zitat:Ein Regelvorgang (inklusive Bearbeitungszeit der Datenmengen) soll dabei max. 0,5 Sek betragen
Was willst du in 0.5s erreichen? Soll das die Iterationszeit deiner Regelschleife sein?
Oder soll das die Zeit für den kompletten Regelvorgang werden, d.h. bis zum Erreichen der Zieltemperatur?

Damit ist der komplette Regelvorgang gemeint.

Zitat:
Zitat:da die beiden Widerstände bereits nach 1 Sek ihre Endtemperatur erreichen und dadurch der Sensor zerstört wird.
Wenn der Sensor durch das Aufheizen der Widerstände zerstört werden könnte, solltest du eine Begrenzung des Heizstroms in der Hardware vorsehen!

Also sollte ich lieber den Strom konstant halten?

Zitat:
Zitat:Ich habe mir dabei überlegt zwei PID-Regler zu verwenden, die mit berechneten Ist-Widerstandswerten und gemessenen Soll-Widerstandswerten arbeiten.
Du wirst doch eher den IST-Zustand messen und den SOLL-Zustand berechnen - oder?

Der Ist-Wert ergibt sich aus R = U/I der Strom- und Spannungsversorgung, der Soll-Wert wird durch mich vorgegeben. Ich habe den Sensor zuvor in einem Ofen bis 200 Grad beheizt, damit ich die gemessenen Soll-Werte, also R(T), erhalte. Davon habe ich mir einen optimalen Arbeitspunkt (bei 12V) berechnet, um den die Regelung stattfinden soll.

Zitat:
Zitat:Die Eingangsgrößen des Regelkreises sind der Strom und eine konstante Spannung. Die Ausgangs- bzw. Stellgröße ist der Strom, der kontinuierlich variiert und rückgekoppelt wird.
Der Strom soll sowohl Mess- als auch Stellgröße sein?
Reicht dann nicht ein einfacher Stellkreis statt eines Regelkreises aus?

Was ist der Unterschied?

Zitat:
Zitat:Zur Verfügung stehen mir vier Keithley 2000/2001 Multimeter und ein Agilent 82357B GPIB USB.
Wie schnell kannst du die DMMs abfragen? Je nach Genauigkeit benötigt so ein DMM gern mal bis zu 1s für einen Messwert…

Also im Datenblatt steht 2000 readings/second, also 2000 Messungen/s können gelesen werden, meinst du das mit Abfragen?