Zweiparameter-Regelung für Sanitäramatur

Haus & Garten Heizung & Sanitär
#1

Hallo Experten,

ich stehe vor einem Problem in der Regelungstechnik. Im Studium bisher sind nur die SISO Systeme behandelt worden.

Jetzt habe ich ein Projekt zu bearbeiten, welches folgende Problemstellung aufweist:

Ausgangspunkt ist eine Sanitärarmatur (Kalt- und Warmwasser), welche am Ausfluss mit einem Temperatur- und Volumenstromsensor versehen ist. In den Kalt- und Warmwasserzugängen befinden sich jeweils Stellventile. Zu entwickeln ist eine Regelung, mit welcher die gewünschte Temperatur und der gewünschte Volumenstrom eingestellt werden können.

Die Regelstrecken, Stell- sowie Messglieder werden experimentell ermittelt. Mein Problem ist der Regler, genauer, ein Entwurfsverfahren, wie ich einen solchen Regler strukturieren und parametrieren könnte.

Vielen Dank

Gruß

#2

Hallo,

ich habe ebenfalls nur die „klassische“ Regelungstechnik gehört, da Energieversorgung vertieft, aber ich kann dir als Tipp empfehlen mal beim ORLOWSKI in das Buch „Praktische Regelungstechnik“ ab Seite 277 zu schauen, denn dort ist dein Beispiel, zwar mit einigen kritisch zu hinterfragenden Vereinfachungen versehen, hergeleitet und auch gut skizziert.

googlebooks bietet bei mir dafür auch die Vorschau, Stichwort Zweigrößenregelung:

http://books.google.de/books?id=UP1J7jBHdn4C&pg=PA27…

Falls du keinen Zugriff darauf bekommen solltest, meldest dich nochmal, ich hab das Buch im Hause.

Schöne Grüße aus Berlin

#3

Mein Vorschlag:
PI-Regler für das Ventil mit dem Volumenstromsensor zur Erzeugung des Feedback-Signals und ein weiterer PI-Regler für die Heizung mit dem Volumenstromsensor und dem Temperatursensor zur Erzeugung des Feedback-Signals.
Grund: Die benötigte Heizleistung ist proportional zum Volumenstrom. Ferner ist mit Überschwingen bei einem solchen System kaum zu rechnen, daher bringt ein D-Anteil kaum Vorteile.

Wie gehen Sie weiter vor:
Zeichnen Sie die Regelsysteme auf, ermitteln Sie die Regelgleichungen, bestimmen Sie die Konstanten der Regelstrecke und berechnen Sie die Regelparameter. Achten Sie darauf, dass die Polstellen schön in der linken Halbebene liegen, damit die Systeme nicht anfangen zu schwingen.
Ich würde mit dem Volumenregler beginnen.

Mit freundlichen Grüßen

Thomas Klingbeil

#4

das ist ein Problem der Elektronik/Regelung aber hat nicht unbedingt was mit Heizung zu tun, aber ich will dir trotzdem mal Ansatzpunkte geben …

wenn du das WW-Stellventil ansteuerst, gibst du dieses Signal gleichzeitig invertiert auf das KW-Stellventil (damit hast du gleiche Durchflussmenge) und die Durchflussmenge regelst du mit einem Ofset auf diese Signale.
wie du das nun verknüpfst hängt von deiner Art der Regelung und deinen Stellgliedern ab …

MfG

#5

Hey,
Entwurfsverfahren für einen Regler gibt es viele.
Aus Deinen Angaben gelesen würde ich so das Problem sehen, dass Du den Gesamtveolumenstrom zu regeln hast
und seine Temperatur.

Frage (dies ist für mich eine neue Herausforderung aber ich mache es gern): kannst Du die beiden Grössen messen ?

Du kannst die Diskussion fortsetzen, wenn Du willst und mich so anschreiben (außer dem Forum):
[email protected]
oder
[email protected]

Viel Erfolg ! Alexander

#6

Linear oder nichtlinear regeln?

Bei experimenteller Ermittlung werden es lineare Modelle, der einfachster Ansatz sind dann zwei PID-Regler, mögicherweise mit Aufschaltung.

Alternative kann man eine Transformation machen, die das System in linearisiert und darauf ein Entkopplungsnetzwerk bauen. Dann muss man aber ein theoretisches Modell machen.

#7

Es tut mir leid, hier kann ich keine korrekte Antwort geben.
Ich empfehle einen Fachmann einer entspechenden Firma zi befragen (Grohe, Hansa o.a.)
Freundliche Grüße
C.R.

#8

Hey,
das ist wirklich was für experten auf diesem gebiet… Kann dir nur mit einem Kochrezept aus dem netz dienen:

http://www.iaeng.org/publication/WCECS2007/WCECS2007…

Das es etwas mehr zur Sache geht als mit den guten alten CHR-Einstellregeln hast du dir sicher schon gedacht…? Aber in (III) wird der geneigte Leser an die Hand genommen…

Viel Erfolg

#9

Moin Moin,

da ich die Aufgabe nicht so ganz verstehe und ich nicht weiß was für Regelbausteine genutzt werden können (P,PI,PID-Regler). Dann fehlt die Aussage, wie die Stellorgane angesteuert werden können, im 3-Punkt, 2-Punkt, stetig (2-20mA, 0-10V). Was geben die Regelbausteine an Werten Raus, was kann ich an Werten einstellen.

Ich bin eher der Praktiker hinsichtlich der Parametrierung von Regelbausteinen und SPS Steuerungssystemen. Einen Funktionsaufbau oder Prinzipschaltbilder da kann ich leider nicht helfen.

#10

Hallo,
Mit deinem speziellen Regelproblem habe ich keine Erfahrung. Du machst auch keine Angaben über die Hardware,die dir zur Verfügung steht
Deshalb nehme ich an, es ist ein wie auch immer gearteter Mikroprozessor vorgesehen und die Ventile in WW und KW sind kontinuierlich ansteuerbar.
Ich vermute, der Durchfluss am WW-Ventil hängt über den Gegendruck auch von der Stellung des KW-Ventils ab und umgekehrt auch.
Du hast es also mit einer verkoppelten nichtlinearen Regelstrecke zu tun. Da bietet sich ein Fuzzy-regler an der in etwa das nachbildet, was du auch unter der Dusche machst.

Wenn dir das zu langsam ist, gehe vor wie folgt:
Nimm in geeigneter Rasterung von KW- und WW-Ventilstellung ein Kennfeld von Temperatur T und Volumenstrom Vp am Ausgang auf. Über ein Splinprogramm (Internet) kannst du dann bei vorgegebenem T-soll und Vp-soll die Stellung von WW- und KW-Ventil errechnen und einstellen. Du bist dann zumindest in der Nähe des Sollwertes. Da aber Vorlauftemperatur, Wasserdruck und Ventil sich mit der Zeit ändern können, brauchst du auch hier einen einfachen Fuzzyregler
Viel Erfolg