INÉRCIA + HISTERESE + TEMPO DE RESPOSTA.

[fabim]

Desisti.
Não consegui fazer um crusamento lógico.

Imaginem um sensor com tempo de resposta verdadeiro depois de 17 segundos.

Imaginem uma inércia dinamica.


Imaginem uma histerese dinamica, mais com overshott médio de 0.6°C.


Dentro de tudo isso, o que é pior, existem fatores externos dinamicos o que seria necessario centenas de testes e estudos insatisfatorios, e nada verdadeiros... Que me levariam a milhares de possibilidades.


Unica solução.; Um servo controle, com uma base de tempo.
Seria uma espécie de foozy, mais pra caras não tão loucos.

O sistema se daria de tal forma, que ele faria um estudo a cada amostragem pra descobrir quanto tempo demora pro sistema ganhar X°C, e tomaria como base o tempo de atuação do aquecedor essa medida anterior.

O Problema>: Matematicamente, e a logica como um todo, eu não estou conseguindo imaginar como fazer.

Alguém tem alguma dica, mesmo que cabeluda ?



Estou imaginando algo assim.

tira medida.
Liga RES 10 segundos
desliga RES
mede
mede
mede
mede
mais ou menos aqui estabilizou
caiu 0,03°C. que são os passos que consigo medir com confiança.
Quanto tempo demorou ?
Lembrando que este ganho de temperatura, iria mascarar tempo de resposta de sensores, inercia, e histerese.

bom, com 0 segundos o sistema estava com 25.26°C , com 10 segundos o sistema estava com 25.30 °C, apos desligado ele subiu mais 0.1°C dentro de 8 segundos e foi para 25.40°C.

Isso é apenas teoria.

Eu quero controlar a temperatura em 25.5°C, com menor overshoot possivel.

25.50°C - 25.40°C(ultima medida valida)=0.1°C.

Tempo ON resistencia = ?

[pbernardi]

um PID não resolve isso não fabim?

Aliás, um PID duplo: um para controle de temperatura, e outro para controle do %de tempo liga/desliga.

Já fiz algo parecido e ficou satisfatório. A única coisa que não consegui fazer legal foi a auto-calibração dos PIDs, mas sei que é possível.

[fabim]

Mais então cara, seria mais um PD mesmo.
Como a resposta dura uma eternidade para ser verdadeira, o integrador não seria necessario...

O problema do PD é overshot, isso me custaria um head shoot!!

[Silvio51]

Um PID bem ajustado não vai gerar o overshoot que você tá imaginando... acredito que um simples PID "bem sintonizado" resolva teu simples problema de controle temp.
Agora se tu quer algo realmente bom.... não perde tempo querendo inventar outro tipo de controle.... lógica Fuzzy foi inventada pelos deuses.
Tenho um controlador de temperatura KS40 que tem lógica Fuzzy e é uma maravilha de se ver... eu o utilizo para controlar um sistema de selagem com Hot-Air... em 15 ou 20 segundos a temperatura parte da ambiente para os lindos 330 celsius sem um mísero grau de overshoot ou histerese !

Dando uma bisonhada no circuito pra poder enxergar a implementação do controle, ví que é um MC68XXXXX.... como não manjo nada de Frescale, desistí.... mas que é uma maravilha é.

[andre_luis]

A aplicação da lógica fuzzy na minha opinião tem seus méritos apenas quando a quantidade de parametros envolvidas é alta demais a ponto de não conseguir modelar o funcionamento do sistema. No caso parece estar controlando apenas 1 - temperatura.

Apesar do atuador ser binário ( do tipo liga/desliga resistencia ), dá pra pensar em adotar uma abordagem de contrôle não-linear pra fazer essa convergencia. No caso seria algo conhecido como 'Relay feedback control'. Depois que a temperatura atingisse o valor estimado pelo modelo a atuação da histerese assumiria o controle.
Na página 10/23 da referencia abaixo tem uma aplicação aparentemente parecida com a sua :
http://users.cs.teilar.gr/gadam/GRCZ/in ... c7_cyb.pdf

A maior dificuldade no caso seria em determinar o modelo matemático da função de controle. Mas a partir do levantamento do comportamento dos parametros ( temperatura / tempo ) voce iria obter a equação de estado de espaço. Daí com ela se obtem a função de transferencia f(s) e depois é só discretizar.

Pode não ter ajudado muito na solução final mas acho que o caminho é por aí.

+++

[albertorcneto]

Alguem pode traduzir o que o fabim disse? Eu tentei ler umas 2 vezes e nao entendi bulhufas.

Fabim, nao sei se eh o que voce quer, mas tem como "acelerar" o tempo de resposta de um sensor. Digamos que voce tenha um PT com tempo de, sei la, 2 s. Isso significa que ele demora tipo uns 10 segundos pra estabilizar. Voce pode acelerar isso para menos de 1 s. Eh so achar a curva de resposta do sensor e fazer um "atuador" para o sensor que acelera a resposta.

[MOR_AL]

Fabim.
1 - Se o seu sensor de temperatura tem um tempo de resposta de 17 segundos, então ele é muito ruim.
2 - Se ele estiver localizado "longe" da resistência, o overshoot fica aumentado.
3 - Se sua resistência é muito potente, então o sistema deve apresentar overshoot. Um PID tenderia a retirar o overshoot, mas é interessante otimizar também os dois primeiros itens.
4 - Acho que você transmitiu seu problema de forma errada. Com temperatura e câmaras, deve incluir a geometria do seu sisteminha.
a) Formato e dimensões da câmara,
b) potência e localização dos elementos resistivos,
c) identificação e localização do seu sensor,
d) faixa de temperatura de atuação,
e) precisão desejada para sua temperatura. Se o seu sistema necessita de temperaturas com centésimos de grau, então o seu problema é infinitamente maior e acredito que, talvez, poucas pessoas no mundo saibam como resolvê-lo. Espero que suas palavras tenham sido apenas como exemplo.

Com essas informações a gente poderia até chegar a algum lugar, mas o importante é que talvez dê para visualizar alguma melhoria.
MOR_AL

[fabim]

Ok.
Vou falar do todo, e os porques.

Imaginem uma estufa, literalmente dizendo.
Onde a temperatura maxima de controle ali dentro é de ambiente, a máximo de 39°C.

O sensor responsavel ao feedback de temperatura de AR é um SHT11, e ele fica na parte superior da estufa.

A resistencia planar fica colada a um dissipador grande, ele tem aproximadamente 25*40CM, e tem umas 45 canaletas de troca termica.
Existe ainda um sistema de ventilação forçado, em modo turbilhão que pega o ar frio e joga sobre estas gretas no dissipador gigante.
Sobre o sistema de aferrecimento/ventilação, existe uma separação fisica.
A saida de ar quente é por um extremo e absorção de ar frio é de outro..


Acontece o seguinte. Eu controlo a temperatura de duas formas.

uma forma é pelo objeto que quero aquecer, ou seja eu aqueço o ambiente interto de forma a manter aquele objeto dentro de determinada temperatura, observando-se que nesse modo de operação o overshoot depois de atingido o setpoint é praticamente nulo, e a maxima temperatura no ambiente de cupula vai ser também de 39°C..

a outra forma é, eu controlar a temperatura do ar... o que esta com um overshoot de quase 0.6°C na primeira tomada, com nivel de oxigenio de 21 e RH de 52%...
O nivel de O2 e de RH é dinamico, se houver uma setagem para valores diferentes destes, o overshoot inicial muda pra 1°C, ou para 0.3°C etc..

Impossivel fazer levantamento de 5% em 5% de tudo e em temperaturas diferentes.

Eu iria demorar uns 3 meses com o negocio ligado o dia todo...


Vem então que eu vim aqui pedir ajuda aos universitarios.

Fui mais claro morris ?

[luisf.rossi]

Duas perguntas.. qual o tempo de resposta que você precisa e qual o erro admissivel? Se os seus requisitos forem muito maiores que o seu sensor de temperatura pode dar... e você não pode colocar outros sensores você não tem saida. Tem que fazer um modelo matematico da coisa. Porem se a dinamica da caracterisitca do Ar é muito rapida e você não tem sensores para verificar essa mudança.. dai você tem que criar um modelo aproximado para a situação mais provavel. O problema de modelos adaptativos é se o seu sensor realmente for "lerdo" perto da resposta que você precisa....

Abs

[MOR_AL]

Ok.
Vou falar do todo, e os porques... ...

Ha! agora sim!!!

Vamos lá:

1 - O seu sensor é bom, mas ele pode ter um erro de +/-0,4ºC @25ºC, subindo linearmente para +/-0,8ºC @ 40ºC. Isso quer dizer que você pode ter uma indeterminação da sua temperatura de:
Temperatura real = temperatura medida - (0,4 a 0,8)ºC, até temperatura medida +(0,4 a 0,8)ºC. Logo sua precisão fica limitada. Não precisa ir até centésimos de grau. Mesmo décimos não são precisos.
2 - A constante de tempo da parte da temperatura do seu sensor é de 5s. Isso significa que em 3x5s = 15s o sensor chega a 95% do seu valor final e 5x5s = 25s, o sensor chega a 99% do seu valor final. Você pode prever a temperatura que a câmara vai atingir. Mesmo que o seu sensor seja lento. Aliás, se você permitir que a temperatura chegue ao seu valor final em um tempo superior a 25s, não precisa incluir nenhum método para acelerar o processo.
Mas voltando à uma tentativa de corrigir isso. Vou considerar que a máquina não pode ser alterada por algum motivo. Apenas a posição do sensor.
Se der para fazer isso, faça o seguinte:
a) Sem nenhum tipo de controle, meça a temperatura ambiente (Tamb).
b) Ligue o resistor e o ventilador que força o ar exterior (ambiente).
c) Vá medindo e registrando a temperatura a cada 0,25s com o seu sensor, até que ela estabilize (quatro medidas iguais até a primeira casa decimal, por exemplo). Essa vai ser a sua temperatura máxima (Tmax). Bom. Aqui estou considerando que a potência do resistor seja tal que a temperatura máxima fique dentro dos limites aceitáveis pela máquina. Não vai queimar ela hein?!
d) Faça um gráfico temperatura x tempo. Esse gráfico vai fornecer informações da sua “Planta” (parte sem a realimentação).
Essa curva deve ser aproximadamente temp = (Tmax – Tamb) * (1 – e^(-t/tau)). Onde tau é o período entre o início da aplicação do calor, até 63% do seu valor máximo de VARIAÇÃO. Ou tau é o tempo entre t = 0s até o instante em que t = 0,63 * (Tmax – Tamb).
e) Tem dois modos de estabilizar a temperatura da câmara; Conhecendo o valor de tau, e supondo que sua planta seja de primeira ordem, então dá para quantificar e substituir a sua planta por uma equação. Essa equação será usada para incluir um PID com os parâmetros kp, ki e kd, já determinados. Outro modo de resolver o problema, que não necessita de nenhum cálculo, é incluir um PID e fazer o ajuste “na mão”. Note que em ambos os casos, algum parâmetro poderá ser nulo, como você informou. Isso não altera em nada o que foi informado aqui.
f) Como o seu sensor é lento, se você tentar desligar a temperatura quando ela chegar ao seu valor desejado, em menos de 25s, então vai haver overshoot, pois o sensor ainda não forneceu a temperatura verdadeira. Se você fizer aproximações sucessivas, aí vai chegar na temperatura desejada um pouco depois, mas com o sensor fornecendo a temperatura correta.

Boa sorte
MOR_AL

[fabim]

Cara você me chamou atenção pra uma coisa aqui.
Putaquelospariu.

Esse fuck SHT11 que o die6o mandou eu usar, tem uma margem de erro gigante.

De volta para o tablado. Meu impossivel trabalhar com 0.1°C com incerteza de 0.8°C...

Como eu posso calibrar algo tão F***.

Vou pegar o SHT15 e mudar o projeto.

[Djalma Toledo Rodrigues]

Mas, se PID é algo tão simples ...

E foi vc mesmo quem disse Fabim

MensagemEnviada: Qui Mai 19, 2011 9:33 am Assunto: Responder com Citação
Bom.
PD é o mesmo que um amplificador com realimentação negativa, com base em logicamente referencia, tendendo a manter algo, igual a entrada positiva do AMP/OP.

Logo, dependendo da velocidade de variação da realimentação, proporciona um erro papa leguas.. Ai que entra o integrador, ele é o atack do sistema com tempo e resposta pre determinada, para corrigir esses panes...

A sei lá, sou contra discutir com algo tão simples...

http://asm51.eng.br/phpbb/viewtopic.php ... ples#92065


DJ

[MOR_AL]

Fabim!
Depois de criar a tabela que eu postei, faz isso, que deve chegar bem perto da solução. É um "pseudo Fuzzy". Hehe!



MOR_AL

[fabim]

Morris.

Estes valores de 63% etc.
De onde sairam ?

Eu ia agorinha mesmo, mostrar minha total falta de entendimento sobre o que disse, quando aqui nesse pc apareceu a imagem.. hehehe e a logica.

é que lá na empresa, o fire uai sô, bloqueia muita coisa e a gente nem percebe.

[MOR_AL]

Morris.

Estes valores de 63% etc.
De onde sairam ?

... Essa curva deve ser aproximadamente temp = (Tmax – Tamb) * (1 – e^(-t/tau))...

Ela é (em muitos casos) a resposta do seu sistema a um degrau de temperatura (Tmax - Tamb). Como a resposta no tempo não é imediata, a parte (1 – e^(-t/tau)) mostra o atraso da sua "planta" (sistema sem realimentação). Quando você inclui a realimentação, o bom seria obter uma resposta semelhante, porém com um novo tau (menor). Com isso o seu sistema responde ao degrau com maior rapidez. Para um mesmo instante de tempo, a expressão chega ao seu valor final (digamos dentro de x% de erro) em menos tempo; e sem overshoot.
Se você fizer t = tau, a exponencial altera UMA CONSTANTE DE TEMPO. Esse valor é muito conhecido no meio da eletrônica e em muitos processos que ocorrem na natureza. Costuma-se usá-la para relacionar os fatos. Poderia ser outro valor, mas esse faz com que o expoente valha menos 1, ao invéz de outro valor quebrado...
Quando você usa o instante em que t valha 3 constantes de tempo, o erro fica em 5%, com 5 constantes de tempo, o erro fica menor que 1%.
A gente usa um pulso degrau na entrada (setar o sistema para a sua temperatura final, estando ele na temperatura atual), porque é um modo excelente de verificar o quão rápido (ou lento) é o seu sistema.
Veja o manual do próprio sensor. Nele se comenta o tempo de resposta, e é a um degrau de temperatura sobre ele. ... Sei lá!!!

Eu ia agorinha mesmo, mostrar minha total falta de entendimento sobre o que disse, quando aqui nesse pc apareceu a imagem.. hehehe e a logica.

é que lá na empresa, o fire uai sô, bloqueia muita coisa e a gente nem percebe.

Você entendeu minha lógica nas duas figuras anteriores? Tente relacionar a curva da esquerda com o fluxograma. Dê uma olhada com mais calma, que eu acho que pode ser um atalho.
Talvez precise considerar alguma situação, a mais, que deve existir. Confesso que fiz isso bem rápido, podendo ter que incluir alguma coisa. Talvez se você puder testar e contar o que encontrou, a gente possa melhorar alguma coisa. O fator 0,8 foi um "chute consciente" Não muito próximo de 1 para que a temperatura não ultrapasse o valor desejado, nem muito longe de 1 para que não demore tanto para convergir. Talvez 0,7 seja melhor. Isso vai depender de muitos fatores, que nem saberia como quantificar. Geometria, distância entre o resistor e a amostra a ser aquecida, massa da amostra, resistência térmica da câmara com o meio externo, massa e vazão do ar que entra, assim como a sua temperatura ...
Com esse método a matemática fica muito reduzida. Basta saber se funciona, hehe!!
MOR_AL