Повторим? Нужно написать PID-регулятор.

[Kapally3]

Не бейте сразу только ладно)))
Программирую на LD, но и примеры на ST пойму легко. Тип ПЛК тоже роли не сыграет

Есть задача порционирования продукта. У исполнительного устройства есть достаточная инерция и, следовательно, выбег. Нужно регулировать. Задание и Обратная связь - число импульсов энкодера. Обратная связь формируется после остановки механизма. Далее снова. Отклонения допустимы в пределах 5%.

Пробую создать импровизированный ПИД. Но чтобы работал не в реальном времени, а итеративно.
1. П = Кп*Отклонение
2. И = Ки*Отклонение + И - вот тут проблемы. Такой регулятор по идее обязательно уйдёт в перерегулирование, до тех пор пока не компенсируется отклонение. Нужно ограничить глубину интегрирования похоже. Если я не прав, то буду рад найти ошибку.
3. Регулирующее воздействие = П+И
4. Д = Среднее за последние N итераций(Регулируюшее воздействие) - Тут больше всего сомнений, что это так нужно делать. Но так я не даю регулятору резко колебаться. (Проверю на днях, как оно работает)
Но это точно не производная по изменению. Хотя я могу и производную взять. производная - коэф наклона прямой.

Помогите... не получается... уже всю голову сломал. А регулировать нужно.. и масло и механизмы нагреваются и всё уплывает в непотребство..

[olexsa]

Правильно ли понимается: Есть некий циклический процесс. С заранее заданными параметрами. Но поскольку механизмы не идеальны, и в процессе работы имеются параметры, которые сложно учесть, то итоговый результат работы виден по окончанию цикла. По итогу необходимо внести корректировку в следующий цикл на основе данных из предыдущего цикла?
Может, есть смысл рассмотреть уменьшение выбега механизмов?

[Jackson]

Kapally3, Как же Вы регулируете по отклонению, если отклонение для регулирования Вы берёте из прошлого цикла? На текущем цикле оно уже неактуально.

Вот если хотя бы в начале цикла брать задание и отклонение от него, а в конце цикла посмотреть что получилось по отклонению - тогда что-возможно.

При условии что характеристики внешней среды не меняются. Если меняются - их придется тоже учитывать, без этого никак.

ИМХО.

Отправлено спустя 7 минут 19 секунд:
Поправьте если не прав (давно было), по-моему это называется "задача адаптивного регулирования".

[Kapally3]

olexsa, Да смысл есть в уменьшении выбега механизмов. В этом направлении я тоже работаю. Коротко в эту сторону поясню. Это гидромотор с управлением пропорциональными клапанами. Нужно работать с остановками. Порция - остановка - порция - остановка и т. д. Когда задача ставилась было утверждение, что инерции нет никакой. На глаз её действительно не видно, но нужно делать по 300 порций в минуту. (минимум) На практике получается большой выбег. (1. Пока идёт через катушку ток, клапан не закроется. 2. Похоже эти клапана закрываются и механически не быстро.)

Предложение сменить привод с гидромотора на сервомотор не могу рассмотреть, поскольку в этом и суть работы. С сервомотором и задачи такой не стояло бы.

До определённых скоростей я справляюсь моим импровизированным ПИ регулятором (не совсем такой как я писал выше).
Управляю ШИМом с ПЛК. Ввел точки замедления с которой механизм замедляется до определённой скорости (уровень ШИМ) независимо от задания скорости по параметрам. (По задумке - это сделает выбег более прогнозируемым, хотя и снизит производительность).

Должен сказать, что на клапанах есть обратная связь по положению. Работаю и в этом направлении. Тут мне нужно решить задачу питания (со средней точкой +-18В) и приведения уровня обр. связи к хотя бы -5 +5В. (пока вижу +-2В) Тогда задача делится на две. Я буду задавать не уровень ШИМ, а процент открытия клапанов, который будет уже работать по нормальному ПИД ПЛК. А остаточный выбег буду корректировать по отклонению.

Отправлено спустя 10 минут 50 секунд:
Jackson,
Допустим задание не меняется. Всегда одно и то же. (Его установят в начале работы)
Отклонение = Факт остановка - Задание (Да, это отклонение на прошлом цикле)
Позиция останова = Задание - Регулир. воздействие.

Я собственно так вроде и делаю как вы говорите. Каждый раз пытаюсь компенсировать отклонение на прошлом цикле.

[Jackson]

Я собственно так вроде и делаю как вы говорите.

Уверены в этом? Люфты, погрешности измерения - могут сделать так что отклонение Вы будете мерить неправильно, отсюда и грабли. Внешняя среда - это характеристики Вашего процесса - уверены в том что они не меняются? Если это например нагрев то плотность и состав нагреваемого тела - точно стабильны?

Пробую создать импровизированный ПИД. Но чтобы работал не в реальном времени, а итеративно.

Почему не взять готовый?

Тогда задача делится на две.

Начнём с того, что для Вас задача меняется, а для нас она даже ещё не стала известной. :) Вот с этого надо разговоры начинать, а не заканчивать этим.

[pike]

Помогите... не получается... уже всю голову сломал. А регулировать нужно.. и масло и механизмы нагреваются и всё уплывает в непотребство..

Так начинать нужно с теории: Системы управления с ЭВМ | Виттенмарк Бьерн, Острем Карл, Гл 1,гл.2, гл 8
А так же: https://www.cta.ru/cms/f/342946.pdf

>4. Д = Среднее за последние N итераций(Регулируюшее воздействие) - Тут больше всего сомнений, что это так нужно делать.
Для начала делайте как в функции Derivative в Codesys.

Отправлено спустя 15 минут 21 секунду:

Когда задача ставилась было утверждение, что инерции нет никакой.

В этой вселенной инерция есть всегда и везде.

Похоже эти клапана закрываются и механически не быстро.)

Гидроклапаны и не могут закрываться быстро: есть такой эффект как гидроудар.

До определённых скоростей я справляюсь моим импровизированным ПИ регулятором (не совсем такой как я писал выше).
Управляю ШИМом с ПЛК. Ввел точки замедления с которой механизм замедляется до определённой скорости (уровень ШИМ) независимо от задания скорости по параметрам. (По задумке - это сделает выбег более прогнозируемым, хотя и снизит производительность).

Схема нужна и функциональная и гидро, характеристики клапанов, что бы что нибудь конкретное советовать.

[Kapally3]

Jackson,

Почему не взять готовый?

Если я буду инструкцию включать один раз перед выдачей порции для расчета управляющего воздействия, разве так будет работать? Не будет ли она сбрасывать все свои вычисления и начинать всё сначала? Тогда регулятор превратится в П.

Нет. Энкодер стоит так, что его показания - можно приравнять к порции. Те люфты которые там дальше появятся не внесут значимых отклонений.

Да, параметры среды меняются но достаточно плавно. Масло нагревается долго. А порций 300 в минуту.

Понятно, что задача меняется, но для меня это всё параллельные задачи иначе я просто затягиваю проект.
Вопрос обратной связи связан с некоторыми трудностями и пока мне организуют питание и сигнал на ПЛК может пройти время, которое упускать не охота. Нет никакой гарантии, что я получу сигнал в нормальном уровне и он будет отображать реальное положение клапана. Но в эту сторону я копаю тоже.. и это да.. отдельная история.

Отправлено спустя 23 минуты 26 секунд:
pike,

Derivative в Codesys

Спасибо. На самом деле очень хороший способ. Буду использовать.

В этой вселенной инерция есть всегда и везде.

Имелось ввиду, что та инерция которая есть - незначительна.

[pike]

А порций 300 в минуту.

Это 0,2 сек на порцию, а цикл задачи в контроллере у вас какой? а период обновления ШИМ?

[Kapally3]

pike,
Частота ШИМ для устойчивой работы клапана могу менять от 100Гц до 400Гц. Скважность меняю на лету (с задержкой на цикл ПЛК). Осциллографом контролирую. Цикл ПЛК в среднем 3.5мс. Могу вывести максимальное время. Не пробовал. Ну думаю не больше 5мс.
ШИМ усилен мосфетом с делителем напряжения на управлении.

Авторы ТЗ, с которыми я работаю, не имеют права жаловаться

Тут проблема в том, что задача ставится мне в виде "Не работает, а надо чтоб работало", а я уже сам себе и ТЗ и схему, и заказ оборудования и монтаж и программирование. Может только электрики помогут где-то..

[Jackson]

Скважность меняю на лету

Но не быстрее чем цикл контроллера. Вы уверены в том что успеваете?

Частота ШИМ для устойчивой работы клапана могу менять от 100Гц до 400Гц

При цикле 0,2 сек это всего 20-80 импульсов.
Есть подозрение что Вы банально не успеваете регулировать.

Осциллографом контролирую. Цикл ПЛК в среднем 3.5мс.

А впрыск 0,2 сек. Как же Вы успеете?
Скажем, расчёты показали что надо 8 импульсов, но расчёт не успел отработать и в цикл Ваш ШИм входит с заданием от предыдущего цикла, там скажем 10, в середине цикла (отсчитано 5) прилетает новое задание = 8, и ШИм отсчитывает сколько успел по старому заданию (например 5) плюс ещё 8 по новому - итого 13, вместо нужных 8. Вот и ошибка.

Да, параметры среды меняются но достаточно плавно. Масло нагревается долго

Но они меняются и они влияют. "Долго" - это не цифра, это может быть минута, час, неделя - сколько угодно. Ну и установка явно не 1 минуту работает - запустили при одних параметрах, а со временем они поменялись и начали влиять, скажем через час.

Двигатель в Вашем автомобиле по-разному регулируется когда холодный (только что запущен) и когда прогрелся через 15 минут.

Отправлено спустя 2 минуты 13 секунд:

Энкодер стоит так, что его показания - можно приравнять к порции. Те люфты которые там дальше появятся не внесут значимых отклонений.

Ещё б понимать задачу при этом...... Ни схемы технологической, ничего же нет.....

[pike]

Цикл ПЛК в среднем 3.5мс. Могу вывести максимальное время. Не пробовал. Ну думаю не больше 5мс.
ШИМ усилен мосфетом с делителем напряжения на управлении.

ПИД (и не только) регулятор требует постоянного цикла квантования.

При цикле 0,2 сек это всего 20-80 импульсов.
Есть подозрение что Вы банально не успеваете регулировать.

Скорее всего клапан их даже не отрабатывает, пропорциональные клапаны очень "тугие": даже быстродействующие (и очень дорогие) - это 10 мс на отработку небольшого изменения задания (10% от упр. сигнала) и 50 мс на (90%) + не линейные эффекты.
А обычно у пропорционалки частота пропускания 5 Гц, как раз те самые 0,2 сек.

[Kapally3]

Jackson,

Ни схемы технологической, ничего же нет.....

Давайте будем реалистами. Я стараюсь, как можно больше, упростить вопрос и задачу.
Еще раз: Гидронасос - Пропорциональный клапан (обратная связь по положению клапана) - гидромотор. На валу гидромотора энкодер (обратная связь по положению вала).

Хочу всем сказать спасибо. Я примерно понял, что нужно делать. Свой регулятор я всё-таки попробую сделать. (С производной разобрался.) Но и с обратной связью по положению клапана не буду затягивать. Что получится отпишусь. Пошел работать.

[Jackson]

Давайте будем реалистами.

Давайте. В реальности я вижу что Вы просто не успеваете регулировать, что бы Вы ни рассчитали. Реально. Не говоря о том, что как говорит pike, ещё и исполнительный привод должен успеть, в чём есть сомнения.

Я стараюсь, как можно больше, упростить вопрос и задачу.

Это для себя Вы её упрощаете. А для нас - только усложняете новыми вводными (пока противник рисует карту местности, мы изменяем ландшафты).

Самый простой способ объяснить задачу - показать схему. И не нужно слов. Инженеры общаются схемами. Не надо думать вместо людей.

Дело Ваше: чем точнее зададите вопрос - тем полезнее будет и ответ. Если он нужен, а не просто поговорить о погоде. Простой вопрос не равно понятный вопрос.

[Kapally3]

Скорее всего клапан их даже не отрабатывает

Рядом стоит точно такая же единица оборудования и работает.. И это я слышу постоянно. А работает она потому, что инженера Rexroth знали как управлять такими клапанами. Я же что мог увидеть осциллографом с заводской машины, то и знаю.. Клапана, к слову, действительно дорогие, но их у нас много.

[olexsa]

И тем не менее, нужно побольше конкретики.
В том числе и какие то схемы, что бы было понятно, что и как для всех желающих оказать помощь. А то ведь получается какой то "испорченный телефон".
Вот, к примеру, эта фраза:

Это гидромотор с управлением пропорциональными клапанами. Нужно работать с остановками. Порция - остановка - порция - остановка и т. д. Когда задача ставилась было утверждение, что инерции нет никакой. На глаз её действительно не видно, но нужно делать по 300 порций в минуту. (минимум) На практике получается большой выбег. (1. Пока идёт через катушку ток, клапан не закроется. 2. Похоже эти клапана закрываются и механически не быстро.)

При прочтении этого сообщения у меня сложилось впечатление, что клапана управляют гидромотором. Который вращается с частотой 300 об/мин. Но, скорее всего, это не так. Но для однозначного понимания проходящих процессов нужна более подробная информация.

[Kapally3]

olexsa,
Без проблем. Схема только электрическая есть (старой машины - заведомо рабочей). Гидравлику нужно искать. Марку клапана найду. Мануала на него конкретно найти не удалось. Только на похожий. Видимо спец. серия. Как найду - отпишусь. Возможно ВС или ПН.

Чем меньше порция, тем больше порций в минуту можно сделать. Вал гидромотора при выдаче порции проворачивается на от 1/12 до 1/4 об/порция, потом короткая остановка и снова выдаём порцию.

но расчёт не успел отработать и в цикл Ваш ШИм входит с заданием от предыдущего цикла

Я для отладки ввёл некоторые инструменты и я вижу когда были отданы команды (замедления) и там буквально 5-10 импульсов максимум задержки (при порции в 500 и команде останова в 300). Они в основном цикле программы, что с учетом задержек на исполнение.
Позиция останова выдаётся по высокоскоростному прерыванию с аппаратного счетчика. Там задержки быть не должно. Выходы транзисторные и сразу переключаются в нужное положение.

[AlexandrGr]

Позиция останова выдаётся по высокоскоростному прерыванию с аппаратного счетчика. Там задержки быть не должно.

PLC какой? Вы уверены что выход срабатывает сразу в прерывании, а не в конце цикла контроллера.

[Jackson]

Выходы транзисторные и сразу переключаются

Тоже не сразу. У всего есть быстродействие.

[+]

не Ваш случай, но было дело когда заказчик утверждал что релейный выход не работает и релюшки на выходе дохнут. Оказалось, кто-то до него задал мин.длительность импульса 80 мсек и период 200 мсек - релюшки стрекотали как пулемёт в течение года и сдохли в конце концов, а контакты не всегда успевали замыкаться.

Обработка ШИМа и характеристики транзисторных выходов тоже не идеальные. Это всё надо знать и учитывать.

Нет же схемы и даже тип ПЛК неизвестен - вот мы и перебираем все возможные причины. Сказали бы всё и сразу - пропустили бы мы этот этап выяснения что к чему (который ещё не закончен). А технологическую схему можно хоть от руки наскоро нарисовать, если никакой другой нет. Вы же с компьютера пишете - значит как минимум Paint есть (рекомендую заменить на paint.dot.net, он бесплатный пока ещё). В Word тоже можно неслабо рисовать. Или карандашом на бумаге и фото сюда. В чём сложности-то?

[pike]

Рядом стоит точно такая же единица оборудования и работает.. И это я слышу постоянно.

Я то же каждый день слышу, что механика одинаковая и электрику собрали по схемам, но реальность показывает совсем другое.

А работает она потому, что инженера Rexroth знали как управлять такими клапанами. Я же что мог увидеть осциллографом с заводской машины, то и знаю.. Клапана, к слову, действительно дорогие, но их у нас много.

Инженеры Rexroth знают теорию объемного гидропривода и его управления, и у них есть осознанное понимание характеристик используемого оборудования, особенно не линейных, которые с классическим ПИД не дружат очень сильно.
Судя по куцей информации вам нужно создавать генератор сигнала весьма специфического профиля из-за учета не линейных особенностей клапана и гидромотора и "корректоры" к нему.

[Kapally3]

AlexandrGr,
Delta DVP20SX211T
Согласно инструкции высокоскоростное прерывание обрабатывается сразу и выходы отрабатываются по завершению высокоскоростного прерывания.
Перепроверю когда срабатывает выход. Не поленюсь. Так же посмотрю показания энкодера с привязкой к сигналам управления. Будет больше информации.

Как-то совсем далеко от темы всё это ушло. Теперь это всё уже не про ПИД. Может создать новую и туда всё выкладывать по вопросу управления конкретной машиной с подробным описанием машины и разными фотографиями?

[Jackson]

Как-то совсем далеко от темы всё это ушло. Теперь это всё уже не про ПИД.

Никуда не ушло. Каждая задача со своими тараканами. Это в теории всё идеально и одинаково, а на практике в каждой установке свои нюансы.

[+]

Было дело, делал на ПЛК синхронизацию синхронных генераторов на реальном стенде, а потом и на судне. Давно дело было, старый медленный ПЛК, а там надо мгновенные значения ловить. В итоге в теории вопрос простой и не меняется уже сотню лет, а на практике из-за специфики ПЛК получился целый НИР, достойный кандидатской.

Может создать новую

Не надо. Продолжайте раскручивать Ваш вопрос.

[pike]

Согласно инструкции высокоскоростное прерывание обрабатывается сразу и выходы отрабатываются по завершению высокоскоростного прерывания.

Так не бывает, как раз рассматриваю модернизацию своей старой системы на ОМРОН CJ1M:
Hardware interrupt response: Upward differentiation: 0.03 ms, Downward differentiation: 0.15 ms
Software interrupt response: 93 to 209 μs
+ есть еще время после вызова прерывания, в течение новое прерывание не может быть вызвано.
С обновление выходов, то же все обычно сложно, если они не специальные.

[AlexandrGr]

выходы отрабатываются по завершению высокоскоростного прерывания.

Команду REF используете?

1. PLC updates I/O status between END instruction and the start of next program scan. If an
immediate I/O refresh is needed, REF can be applied for performing I/O refresh immediately.

Отправлено спустя 12 минут 46 секунд:

Теперь это всё уже не про ПИД

Можно и про PID.
Например.

u (t) — наша Функция;
P — пропорциональная составляющая;
I — интегральная составляющая;
D — дифференциальная составляющая;
e (t) – текущая ошибка;
Kp — пропорциональный коэффициент;
Ki — интегральный коэффициент;
Kd — дифференциальный коэффициент;

рекуррентная реализация:

u(t) = u(t — 1) + P (t) + I (t) + D (t);
P (t) = Kp * {e (t) — e (t — 1)};
I (t) = I * e (t);
D (t) = Kd * {e (t) — 2 * e (t — 1) + e (t — 2)};

Отправлено спустя 10 минут 29 секунд:

ST пойму легко

CONT_C.rar

[Kapally3]

Команду REF используете?

Нет. Только высокоскоростное прерывание по команде DHSCS.
Попробую либо добавить REF в программу прерывания либо отдельно использовать DHSCR на выход.
И нужно будет как-то замерить разницу. Подумаю..
Вообще-то я думаю заняться изучением проблемы скорости переключения выходов в свободное от работы время. Дома за кружкой чая с осциллографом. И выложу сюда результаты. (Есть под рукой 5 ПЛК. Китаец-FX3U, оригинал FX3U, Delta ES2, Delta SX2, Delta SV)

Поскольку подступиться к машине я могу только в СБ и ВС отчета ждите только в ПН. Тогда же и все схемы, описания и маркировки.

[Kapally3]

Снова здравствуйте.
Немного поработал и немного отпишусь.

1. По многочисленным просьбам рассказываю что это за машина такая.
Handtmann VF300 - Шприц для изготовления сосиски, сардельки и всяких других наполненных изделий.
Основной функционал:
1. Непрерывная работа с заданной производительностью. ( с непрерывной сосисочной линией)
2. Работа на порционирование с перекрутчиком. (изготовление сардельки)
3. Работа на порционирование с клипсатором. (изготовление колбас)

Шприц у немцев вышел что надо. По-моему их перестали выпускать ещё в конце 90х. Были еще компании от производителя по продлению срока и окончательно поддержка прекратилась где-то в 2018 году. За это время в России научились делать к ним кучу зап. частей. насосные кольца, лопатки фаршнасоса и много еще чего. Его надёжность во многом объясняется именно применением гидравлики вместо сервоприводов. (все следующие модели на сервоприводах и ремонт зачастую сводится к отправке его к производителю и, чаще всего, заменой на новый) Однако, среди зап. частей сложно найти только панель управления, поскольку ей уже больше 20 лет. Максимум, что я видел на панели - это 1999 год. Неисправности сыпятся по управлению разные и откуда не ждёшь.. Панели стремительно кончаются, а парк неисправного (потенциально рабочего) железа - растёт.

Ниже приведу схемы. Из тех которые нашел. Это схемы оригинального шприца.
Также приведу видео как он работает (с моей переделкой) и какой дефект я получаю (на фото сардельки должны быть все ровненькие)
На фото с экрана панели видна позиция команды останова и позиция на момент окончания перекрута.

Что я недавно попробовал. Я убрал высокоскоростное прерывание, изменил счетчик с аппаратного на программный. Теперь у меня все выходы обновляются по окончанию цикла безусловно. Так стало понятнее. Кстати, команда REF на моём ПЛК отказывается работать (Ошибка при компилировании) (видимо нужен либо DVP-SV либо серия AS200-300)
Попробовал сделать ход конём и не останавливать наполнение в момент перекрутки - ерунда получилась. Впрочем как и ожидалось.
Телефон сел в совсем ненужное время.. всё что делал осталось незадокументировано.


Что буду делать дальше. Буду подключать обратную связь по положению клапана. У меня есть один клапан. Могу на столе пробовать. Но боюсь спалить, ведь протока масла не будет. Не начнёт ли греться. (Марку клапана скину чуть позже. понадёялся, что в архиве где-то лежит фото)

https://drive.google.com/drive/folders/ ... sp=sharing