Regolazione Pid Di Temperatura Forno Con Grande Inerzia Termica

[Mario50]

Buongiorno

Ho la necessità di mantenere costante la temperatura di uscita di un essiccatore andando ad agire sulla velocità di una coclea che carica il prodotto in entrata. Il sistema ha un'inerzia termica molto elevata, e l'effetto di una variazione di carico è rilevabile dal sistema non prima di 20-30 minuti.

Un sistema di questo tipo è regolabile con un PID? Ci sono controindicazioni o particolari accorgimenti da prendere data la lentezza del sistema?

grazie

[Livio Orsini]

In linea di principio si, con le opportune tarature.

A mio avviso sarebbe molto più conveniente regolare tramite un modello ed un osservatore, magari semplificato e rudimentale. Molto dipende dalla precisione che si vuole ottenere e dalla possiibilità di regolazione del materiale.

[Mario50]

Grazie per la risposta

ma che cosa intendi per "modello e osservatore"? la precisione che devo avere è circa 2 gradi

[Mario50]

un'altra cosa di cui devo tener conto è che le caratteristiche del prodotto in ingresso (in particolar modo l'umidità) non è costante. La quantità di acqua può variare dall'80% al 50% del prodotto in entrata, mentre il prodotto in uscita deve contenere circa il 13% di acqua. la percentuale di acqua in uscita, data la conformazione dell'essiccatore e il tempo di permanenza all'interno, è garantita dalla costanza della temperatura in uscita (120-130°).

Per modello e osservatore intendi quello che posso ottenere, ad esempio, con il toolbox di matlab?

Modificato: 15 marzo 2015 da Mario50

[Livio Orsini]

2°C possono essere tanti o pochi, dipende dal sistema.

Lo dicono i due nomi stessi. Il modello è un modello matematico del sistema da controllorare, l'osservatore è un algoritmo che permette di osservare l'evolversi del processo.

Condensare in poche righe di un messaggio una descrizione esaustiva dei due metodi non è possiible.

Con l'aggiunta del controllo di umidità diventa sempre più improbabile ottenere buoni risultati con un semplice PID; sembra più un sistema adatto ad un regoaltore fuzzy.

Per cusriosità che tipo di materiale devi trattare?

[Mario50]

Si tratta del digestato scaricato dagli impianti di cogenerazione.

Il mio problema è che con umidità sino al 60 % riesco a controllare l'impianto con un regolatore PID, ma con maggiori % d'acqua il sistema pendola vistosamente.

[Livio Orsini]

Perchè hai 2 variabili di ingresso, quantità e umidità, che influenzano contemporaneamente la variabile controllata.

Potresti variare il guiadagno del PID in funzione dell'umidità del materiale.

[walterword]

una regola teorica su come si trovano i parametri del pid consiste nel aumentare il guadagno puro fino ad arrivare al limite della stabilità cioè finchè il sistema non oscilla in modo permanente .

In pratica si fa la stessa cosa , si prende il pid pulito da qualsiasi calcolo precedentemente computato .Si azzerano i guadagni della componente integrale e derivativa e si agisce solo su quella proporzionale e si vede se oscillando , il feedback arriva almeno al set point impostato .Se non va bene e lo devi cambiare , devi aspettare che il sistema si sia raffreddato ed essere sicuro che eventuali memorie specialmente l'integrale sia azzerato e rifai la prova .Quando trovi un Kp che oscilla intorno al tuo set point senza grandi sovraelongazioni allora inserisci il guadagno Ki dell'integrale .Aspetti che si raffreddi e riparti ed inizi a vedere cosa succede e via cosi .

Il fatto che l'umidità influisca in modo significativa sul processo controllante lo puoi interpretare come un disturbo esterno che va gestito in un certo modo , a tal riguardo ci sono formulette

Quello che ti dice Livio e' giusto , e' una maniera empirica per risovlere il tuo problema ma devi avere ben chiaro cosa sia una regolazione , cosa devi fare e cosa stai ottenendo come risultati .In effetti quello che dice Livio e' quello di crearti una tabella di parametri correttori da inserire nella funzione compensatrice che deve risolvere il tuo problema .

e comunque sia una volta che hai regolato bene il tuo processo nel senso che se imposti 100° dopo poco tempo hai un feedback di 99,9° che oscilla con una precisione del 1% vuol dire che va bene e puoi iserire il materiale e vedere come si comporta per registrare i parametri correttivi che variano in base all'umidità , l'areazione , la temperatura e l'umidità esterna ect .Secondo me puoi usare una sonda come feedback e l'altra come disturbo che eventualmente normalizzate ti permettono di regolare il tutto con un pid solo .

Se hai due parametri in ingresso allora la cosa e' un po piu complicata perche si tratta a tutti gli effetti di un asservimento piu che regolazione intesa come desiderio di arrivare ad un set point costante .Puoi fare una regolazione doppia con due pid in cascata ma non e' cosi semplice .

si tratta di provare e registrare dati e poi agire

Modificato: 20 marzo 2015 da walterword

[ETR]

Secondo una pura disquisizione teorica, sono più sulla linea di Livio che di walterword, perché l'umidità, più che disturbo transitorio è una vera e propria alterazione del sistema di regolazione sino ad ora tarato. Utile sarebbe misurare il valore di umidità ed introdurlo o come fattore sulla terna, oppure discriminatore di serie di terne (dipende se hai andamenti lineari o puoi semplificare con degli intervalli). Cosi facendo manterresti un sistema PID classico.

Se non ottenessi nulla di soddisfacente, allora si aprono le porte ad una serie di applicazioni o escamotage che dir si voglia, perché potresti, passare da un modello PID ad un sistema preordinato, gestendo al meglio il transitorio tra i due sistemi di regolazione.

La variazione di umidità ti determina non la puoi in nessun modo condizionare vero ?

Ciao

[walterword]

se non e' un disturbo che si puo' annullare con una correzione integrale allora e' una grandezza da regolare e in questo caso se le grandezze da regolare sono due e una dipende dall'altra e' un asservimento e non piu una regolazione costante .

comunque deve fare delle prove

[Volutamente Anonimo]

Quindi se non ho capito male, tu hai in ingresso un composto di potere calorifico moolto variabile e di umidità mooolto variabile e una temperatura di combustione variabile..

Una volta entrato in camera di combustione il prodotto inizia a bruciare, ma la combusitione non è istantanea: se mettiamo dentro un kg di prodotto, brucia completametne in 5/10 minuti, giusto?

Devi inoltre contollare l'umidità in uscita (relativa immagino).

Puoi controllare con un PID, ma di sicuro la regolazione non potrà compensare i limiti sutrutturali dell'impianto / processo.

Non sono un esperto di combustione, ma se volessi avere una regolazione fine della temperatura, proverei ad agire sull'apporto di aria (se puoi), altrimenti sei legato al processo (materiale incerto e tempi di reazione lenti).