Soll-Temperatur > Stellgröße > Ist-Temperatur

[Gaston]

Ich bin mir nicht ganz sicher ob ich's richtig verstanden habe, kann aber nur soweit zustimmen das der P-Anteil Null wird.

Das ist ja auch richtig so.

Besser wäre selbstverständlich man würde den Arbeitspunkt (wenigstens näherungsweise, am besten aber exakt) kennen. Also alle Störgrößen berücksichtigen, die Energieflüsse bestimmen (also wieviel Wärme geht durch die Wände verloren, wie hoch ist meine Vorlauftemperatur, d.h. wieviel Energie bringe ich bei wieviel Stellgröße in den Raum hinein) und die Stellgröße aus (näherungsweise) berechnetem Arbeitspunkt plus Reglerausgang berechnen.

Nee, das ist eine Steuerung und keine Regelung.

Ist das so ?

Den Satz verstehe ich nicht. Der passt nicht zu o.g. Definition des Arbeitspunktes.

Doch, der Satz ändert ja nichts daran was der Arbeitspunkt per oben geschriebener Definition ist.

In der regelungstechnik kommen dem Arbeitspunkt spezielle Eigenschaften zu, aber das spielt hierbei jetzt keine Rolle.

Gruss,
Gaston

[Fry]

Also Ich persönlich bin kein Freund solcher "intelligenz" denn in den meisten Fällen "fällt sie einem irgendwann in den Rücken" und wird lästig.

Genau dieses Bauchgefühl hat meine Frau auch und mag deshalb keine Präsenzmelder... die ich, dem Tenor dieses Forums folgend, nun massenweise einbauen werde... schaun mer mal. Mal ehrlich: fast alles, was in diesem Forum unter "Logiken" diskutiert wird, kann einem in den Rücken fallen...

Im konkreten Fall (Produkt "Nest") bin ich genauso skeptisch wie du, insbesondere weil das Ding ja angeblich so unglaublich intelligent sein soll.

Allerdings: was spricht dagegen, wenn das Haus eine Statistik darüber führt, zu welchen Tageszeiten und an welchen Tagen (Arbeits/Feiertag) welche Räume genutzt werden und welche Wunschtemperaturen dabei eingegeben werden, und mit dieser Tabelle proaktiv in diesen Räumen rechtzeitig eine angenehme Temperatur schafft, während es in den Zeiten dazwischen die Heizung runterfährt? Jeder Korrekturinput - also entweder ein manuelles Verstellen der Wunschtemperatur oder eine überraschende An- oder Abwesenheit - kann in die Statistik eingehen. Das wäre schlichtweg das Heizungs-Pendant zu dem, was viele im Bereich Beleuchtung machen.

Grüße, Fry

[Fry]

Nee, das hat schon seinen Grund warum die Regelungsrechnik PT1 und PT2 unterscheidet. PT2 ist letztendlich die Reihenschaltung von 2 PT1. Genau das haben wir hier mit den Übertragungsfunktionen FBH->Estrich und Estrich->Raum.

Sorry wenn ich im folgenden pedantisch rüberkomme, aber ich halte das für wesentlich: Das System Heizung->Raum enthält in Wirklichkeit deutlich (!) mehr Freiheitsgrade als das PT2-Modell nahelegt. Man könnte mit Fug und Recht auch ein "PT10" ansetzen, immerhin erwärmt das Wasser erst das Rohr, dieses den Estrich, dieser den Fussbodenbelag.... und jedes dieser Zwischenglieder ist ein makroskopisches System und ließe sich durchaus sinnvoll weiter unterteilen. Noch komplizierter wird es, wenn wir (korrekterweise) die Rückwirkung der Zwischenglieder berücksichtigen: das Wasser hat in der ersten Kurve der Heizschleife eine andere Temperatur als in der zweiten, usw....

Deshalb ist meine Frage schon berechtigt: welche minimale Anzahl N von PT1-Gliedern modelliert das System hinreichend gut, dass das resultierende Modell als Annahme für einen guten Regelalgorithmus taugt? Da ist für mich nicht unmittelbar klar, dass N=2 die beste Wahl ist. Zumindest sollte es eine analytische Begründung und eine gute Faustregel dafür geben, wann ein zusätzliches Glied in der Kette wesentlich für die Dynamik wird. Meine vorsichtige Vermutung wäre - in Analogie zur chemischen Reaktionsdynamik - wenn die Glieder sich stark unterscheiden, wird eines die Dynamik dominieren (so wie der "geschwindigkeitsbestimmende Schritt" in einer chemischen Reaktion) und somit das andere vernachlässigbar sein. D.h. nur wenn beide Glieder gleichermaßen wesentlich auf die Gesamtdynamik einwirken, kann keines von beiden vernachlässigt werden.

In der Regelungstechnik werden Strecken nach Ihrer Sprungantwort (Reaktion auf einen Sprung der Stellgröße 0->100%) charakterisiert. Das ist für viele Vorgänge repräsentativ. Das PT2 unterscheidet sich hier vom PT1 vor allem ganz zu Beginn. Die Sprungantwort des PT1 hat um Ursprung eine Steigung >0, das PT2 Steigung 0, d.h. eine Änderung findet gerade zu Beginn deutlich langsamer statt.

Das verstehe ich. Also Sprungantwort ansehen, und wenn Steigung=0, kann es schonmal kein PT1 sein. Nur könnte es dann auch PT3 sein, oder? Na gut, will mal nicht so sein, mir leuchtet intuitiv ein, dass PT2 sinnvoll ist: der Estrich hat eine hohe Wärmekapa, daher ist er träge, und der Raum ist mit dem Estrich nur schwach gekoppelt (Bodenbelag), daher ist er nochmal träge. Wenn das der Leitgedanke ist (ist er das?), kann ich ihn nachvollziehen.

Warum meine Fragerei mir wesentlich erscheint: für die Entwicklung eines "besseren Reglers" (definiert als Regler, der die Bedürfnisse des Benutzers maximal befriedigt und dabei Energie/Kosten spart) sollte die Initiative an einem wesentlichen Hebel ansetzen. Wesentlich könnten sein (aus der bisherigen Diskussion):

* Vermaschung von Störgrößen bzw. Einbeziehung weiterer Messgrößen wie z.B. neben der Vor- auch die Rücklauftemperatur.

* Kaskadierung

* automatische Optimierung der PI-Parameter, entweder im laufenden Betrieb oder in einem Lernmodus durch Analyse der Sprungantwort der Regelstrecke

* Ausdehnung der Regeltätigkeit auf mehr als nur Ventilstellungen (z.B. auf die Vorlauftemperatur)

* "KI"-Vorhersage der Wunschtemperatur der Benutzer

Die Priorisierung dieser Punkte ist mir ist noch nicht klar, und ich rate davon ab, einfach aus dem Bauch heraus "Kaskadierung" zu rufen...

Grüße, Fry

[Gaston]

Das mit der Kaskadenregelung war mir dennoch ständig im Hinterkopf ... der Grund: viele der hier neu bauenden haben sich schick mal ein paar Temperatursensoren in den Estrich geschmissen. Ich hatte nie verstanden, wozu das wirklich gut sein soll (ausser, dass es halt nichts kostet, wenn man eh' 1wire verwendet ... und man z.B. im Bad eine Mindesttemperatur des Estrichs halten könnte).

Das ist mal eine regeltechnisch vernüftige Aussage ! Sowas meinte Ich oben als Ich sage wie Ich bewerte dass sich jemand nicht mit Regelungstechnik auskennt. Leider geht das nur in die eine Richtung (wie eine Mathematische "ad-absurdum" Beweisführung), somit kann man aus einer Aussage die Kompetenz abwerten aber leider nicht aufwerten. Aber zumindest hat man so meine volle Aufmerksamkeit

Aber egal, das hier ist eine Aussage die einem Regelungstechniker gerecht wird. Genau die richtige Anwendung einer Kaskade.

Die Regelstrecke einer Fussbodenheizung sollte eigentlich eher mindestens ein PT-2-Verhalten haben (die Aufheizkonstante des Esstrichs und die des Raumes),

Grummml PT1 Systeme machen nich kein PT2 System sondern PT1ab=PT1a * PT1b (z.B. a=FB, b=Raum) mit den Zeitkonstanten T1a und T1b, wo dann gilt T1ab>(T1a,T1b).

weshalb sich in diesem Fall tatsächlich eine Kaskadenregelung anbieten könnte (vorausgesetzt die Zeitkonstanten sind hierzu brauchbar). Der äußere Regler (RTR) hat dann als Stellgröße die Temperatur des Estrichs, der selbst in einem zweiten (schnelleren) Regelkreis geregelt wird. Hierdurch sollte sich eigentlich eine schnelle UND stabile Regelung aufbauen lassen.

Ja das ist ein möglicher Ansatz den ch u.a. in Betracht gezogen hatte aber noch nicht weiterverfolgt habe, weil davor noch andere "Hürden" zu nehmen sind.

Auf der anderen Seite schmeisst das natürlich sämtliche Konzepte zur aussentemperaturgeführten Vorlauftemperatursteuerung über den Haufen.

Wieso denn das ?

Von dem selbstlernenden Regler halten ich persönlich nicht viel - einfach, weil sich die Regelstrecke im Wohnraum nicht ändert. Daher sollte ein fester Parametersatz ausreichend sein, welcher ggf. über eine sog. Selbstoptimierung (beherrscht jeder bessere Industrieregler über eine Sprungantwortanalyse) durchgeführt werden kann.

Eine Sprungantwort-Analyse macht in der Industrie auch Sinn, bei RTRs leider weniger.

P.S.: Ich warte immer noch gepannt auf eine Analyse des Simens-reglers von den Leuten die sich so aus dem fenster gelehnt haben, in Punkto "Regler selbst entwicklen" Ehrlich, und nicht wieder gleich böse werden, wenn Ihr den Regler nicht analysieren könnt, dann lass das Entwickeln von reglern bleiben. Aber Ich warte weiter, meine eigene Analyse ist auch noch nicht vollständig habe aber schon ein paar Punkte.

Gruss,
Gaston

[Gaston]

Nee, das hat schon seinen Grund warum die Regelungsrechnik PT1 und PT2 unterscheidet.

Ja!

PT2 ist letztendlich die Reihenschaltung von 2 PT1.

Auf gaaaar keinen Fall !

Reihenschaltung ist in der Regelungstechnik eine Multiplikation !

Reihe von PT1a unf PT1b ist PT1a * PT1b was wiederum in PT1 ist, kein PT2 !

Genau das haben wir hier mit den Übertragungsfunktionen FBH->Estrich und Estrich->Raum. Das System Stellantrieb->FBH würde ich jetzt mal näherungsweise als P annehmen. Die Zeitkonstanten sollten gegenüber dem Rest vernachlässigbar sein.

Autsch! Gegenüber der Aussage von Stefan ist das eben solch eine die in die andere Richtung geht, sorry.

In der Regelungstechnik werden Strecken nach Ihrer Sprungantwort (Reaktion auf einen Sprung der Stellgröße 0->100%) charakterisiert. Das ist für viele Vorgänge repräsentativ. Das PT2 unterscheidet sich hier vom PT1 vor allem ganz zu Beginn. Die Sprungantwort des PT1 hat um Ursprung eine Steigung >0, das PT2 Steigung 0, d.h. eine Änderung findet gerade zu Beginn deutlich langsamer statt.

Normal autsch. Irgendwie scheinst Du eine ganz andere Regelungstechnik zu meinen wie Ich *lippenzusammenbeissundstillbin*

[Gaston]

Genau dieses Bauchgefühl hat meine Frau auch und mag deshalb keine Präsenzmelder...

Hehe, das kenn Ich, ist bei meiner Frau nicht anders . Ich hatte schon Probleme Ihr einen Bewegungsmelder in der Vorratskammer und Kellertreppe zu "verkaufen".

Mal ehrlich: fast alles, was in diesem Forum unter "Logiken" diskutiert wird, kann einem in den Rücken fallen...

Ja klar, hab mich da wohl nicht richtig ausgedrückt, bzw. war nicht vollständig. Denn auch Ich habe Logiken im Haus . Ich unterscheide hier zwischen kurzzeit und langzeit Logiken. Je weiter sich die Reaktion der Logik von der Aktion die sie auslöst entfernt desto skeptischer bin Ich in diesem Bezug, hinzu kommt dann noch u.U. die zeitliche Distanz zwischen reaktion und "Impakt auf die Bewohner". Die in deinem Quote bezeichnete Logik passt in die Kategorie.

Passend zu diesem Thread haben die Logiken so 2 Totzeiten t1 & t2 (wie oben beschrieben). Daraus ergibt sich der Gastonsche Satz : Skepsis=t1+t2

Allerdings: was spricht dagegen, wenn das Haus eine Statistik darüber führt, zu welchen Tageszeiten und an welchen Tagen (Arbeits/Feiertag) welche Räume genutzt werden und welche Wunschtemperaturen dabei eingegeben werden, und mit dieser Tabelle proaktiv in diesen Räumen rechtzeitig eine angenehme Temperatur schafft, während es in den Zeiten dazwischen die Heizung runterfährt?

Ich formulier das mal so als Denkansatz: Das funktioniert umso besser desto langweiliger dein Leben ist .

Beispiel Ferien: Dein Haus wird nach den Ferien feststellen dass Ferien sind

Gruss,
Gaston

[Gaston]

Sorry wenn ich im folgenden pedantisch rüberkomme, aber ich halte das für wesentlich: Das System Heizung->Raum enthält in Wirklichkeit deutlich (!) mehr Freiheitsgrade als das PT2-Modell nahelegt. Man könnte mit Fug und Recht auch ein "PT10" ansetzen, immerhin erwärmt das Wasser erst das Rohr, dieses den Estrich, dieser den Fussbodenbelag....

Wie oben erklört bleibt das immer noch ein PT1

Deshalb ist meine Frage schon berechtigt: welche minimale Anzahl N von PT1-Gliedern modelliert das System hinreichend gut, dass das resultierende Modell als Annahme für einen guten Regelalgorithmus taugt?

Deshalb einfache Antwort: N=1

Das verstehe ich. Also Sprungantwort ansehen, und wenn Steigung=0, kann es schonmal kein PT1 sein.

Wenn die Steigung bei einer Sprungantwort gleich 0 ist, dann schick den Regler zur Reperatur ein .

Warum meine Fragerei mir wesentlich erscheint: für die Entwicklung eines "besseren Reglers" (definiert als Regler, der die Bedürfnisse des Benutzers maximal befriedigt und dabei Energie/Kosten spart) sollte die Initiative an einem wesentlichen Hebel ansetzen. Wesentlich könnten sein (aus der bisherigen Diskussion):

* Ausdehnung der Regeltätigkeit auf mehr als nur Ventilstellungen (z.B. auf die Vorlauftemperatur)

Falscher Ansatz = Instabil

* "KI"-Vorhersage der Wunschtemperatur der Benutzer

Das ist vom eigentlichen Regler strikt zu trennen

Gruss,
Gaston

[haegar80]

Hallo zusammen,

ich kann zwar eurer Diskussion nicht folgen, würde aber in der Berechnung zuerst ermitteln, welche Energie (in % Stellgröße) nötig ist, die aktuelle Isttemeratur zu halten. Wenn ich das mitführe und einrechne, sollte ich schneller zur Solltemperatur kommen und diese mit einer Stellgröße auch halten können (= Arbeitspunkt). Das ist eigentlich eine Iteration, also defakto selbstlernend. Die Kunst hier ist dann den Propotionalanteil so zu ermitteln, daß ein Überschwingen vermieden wird.

Sobald die Isttemperatur wieder abweicht, müsste dann die Stellgröße nachgeführt werden.

Ich vermute, daß die Errechnung des Arbeitspunktes in Gastons Variante, das pauschaltierte aufkummulieren des Integralanteils beim herkömmlichen PI-Regler ersetzt.

Aber der Grundgedanke sollte doch eigentlich immer die Frage sein:
Was für eine Stellgröße brauche ich, um die aktuelle Temperatur zu halten?
Erst danach kann ich aufkumulieren:
Welche zusätzliche Stellgröße benötige ich, um die Solltemperatur zu erreichen (Proportionalanteil)

In diesem Konstukt kann man dann natürlich mit Vermaschung noch mehr Einlfussgößen einbeziehen.

Heute Abend werde ich mal meine Messergebnisse mit 2/150 mit allen Temperaturwerten posten.

Gruß
Sascha

[Fry]

Reihenschaltung ist in der Regelungstechnik eine Multiplikation !

Reihe von PT1a unf PT1b ist PT1a * PT1b was wiederum in PT1 ist, kein PT2 !

Hm. Mir kommt das unstimmig vor. Die Übertragungsfunktion des PT1 hat einen Pol, folglich hat die Übertragungsfunktion zweier verketteter PT1 zwei Pole oder einen doppelten Pol. Wie kann das wiederum äquivalent zu einem PT1 sein?

Grüße, Fry

[Uwe!]

ich kann zwar eurer Diskussion nicht folgen,

so geht's mir auch....

Aber der Grundgedanke sollte doch eigentlich immer die Frage sein:
Was für eine Stellgröße brauche ich, um die aktuelle Temperatur zu halten?

Exakt! Und daher macht aus meine Sicht eben auch das pauschale "0% ist der Arbeitspunkt" der normale RTR keinen Sinn, weil das höchstens im Sommer stimmt, wenn die Heizung eh aus ist....

Ich denke den Arbeitspunkt könnte man zumindest nährungsweise durch Beobachten / Versuch / Irrtum ermitteln. Er wird ja zwangsweise je Raum unterschiedlich sein.
Somit wäre schon viel gewonnen, wenn man dem PI-Regler wenigstens einen manuell ermittelten Arbeitspunkt mitgeben könnte.

[Hauke]

Reihenschaltung ist in der Regelungstechnik eine Multiplikation !

Reihe von PT1a unf PT1b ist PT1a * PT1b was wiederum in PT1 ist, kein PT2 !

Normal autsch. Irgendwie scheinst Du eine ganz andere Regelungstechnik zu meinen wie Ich *lippenzusammenbeissundstillbin*

Dann ist dem wohl so. Damit kann ich leben. Aber offensichtlich bin ich nicht der einzige der eine andere Regelungstechnik kennt als du. Siehe zum Beispiel hier http://tams-www.informatik.uni-hambu...technik_02.pdf S. 31

PT2 als Reihenschaltung zweier PT1-Glieder

Ich wüsste auch nicht das ich gesagt hätte eine Reihenschaltung wäre keine Multiplikation...

[lobo]

sondern PT1ab=PT1a * PT1b (z.B. a=FB, b=Raum)

Uups - liegt doch schon länger zurück, das mit der Vorlesung Klar: exp(a)*exp(b) = exp(a+b)

... Nur hatte ich bisher immer die Vorstellung, dass nicht beim Aufdrehen des Ventils auch gleich die Steigung maximal wird (wie es beim PT1 ja sein müsste), sondern es erst mal eine Linkskrümmung im Diagramm gibt. Könnten wir uns auf eine Totzeit einigen (ohne über deren Größe zu spekulieren????)

Das mit der Vorlauftemperatur kann man ja aus 2 Gesichtspunkten sehen:
1. Methode zum Energiesparen (geringe Vorlauftemperatur -> geringe Verluste)
2. Kompensation des höheren Wärmestroms bei größerer Temperaturdifferenz nach aussen (und damit quasi eine Störgrößenaufschaltung)

Zumindest im 2. Punkt ist für die Regelung der Fussbodentemperatur (bei weitestgehnd konstanter Raumtemperatur und zu vernachlässigender Wärmeabfuhr über die Seiten) die schwankende Vorlauftemperatur eher eine Störgröße.

Eine Sprungantwort-Analyse macht in der Industrie auch Sinn, bei RTRs leider weniger.

Weil ... [Ratemodus] ... der Einfluss der Störgrößen bei der langsamen Regelstrecke zu groß ist für eine vernünftige Aufnahme der Sprungantwort[/Ratemodus]???

P.S.: Ich warte immer noch gepannt auf eine Analyse des Simens-reglers.

Ich nicht ... ich habe mir das Blockdiagramm angesehen und ein wenig im Text geblättert - und ich fürchte, ich könnte auch mit der Analyse nix anfangen

[lobo]

@haegar80: irgendwo hier beim Wiregate plugin hättest Du nicht aufgeben sollen. Ihr habt nämlich ein wenig aneinander vorbei geredet: Christian hat (berechtigterweise) darauf aufmerksam gemacht, dass man mit einem P-Regler ALLEIN keine vollständige Ausregelung erreichen kann.

Du wolltest dort aber einen Arbeitspunkt vorgeben können. Und das halte ich auch nach wie vor für sinnvoll. Allein die Unstetigkeit des dort implementierten P-Anteils (Temperaturdifferenz nach unten führt zu positiver Stellgröße, Temperaturdifferenz nach oben aber immer zu "0") um den von Dir gewünschten Arbeitspunkt finde ich etwas unglücklich. ... ist aber halt wohl standard in der Praxis - Übrigens auch bei den von mir erwähnten Industriereglern - da habe ich für eine Regelungsaufgabe auf der Arbeit auch nach einer Möglichkeit zur Vorgabe des Arbeitspunktes gesucht (Eurotherm) ... und nicht gefunden.

Viele Grüße,

Stefan

[haegar80]

@haegar80: irgendwo hier beim Wiregate plugin hättest Du nicht aufgeben sollen. Ihr habt nämlich ein wenig aneinander vorbei geredet: Christian hat (berechtigterweise) darauf aufmerksam gemacht, dass man mit einem P-Regler ALLEIN keine vollständige Ausregelung erreichen kann.

Stimmt, da wollte ich die Mauer nicht einrennen und habe aufgegeben...
Gaston hat die Lösung eigentlich schon verraten: hier

Mittlerweile glaube ich aber, daß die Vorgabe eines Arbeitspunktes (Stellgröße um die Solltemperatur zu halten) nur der Versuch ist etwas falsches richtig zu machen...
Ich denke die grundsätzliche Lösung zu diesem Problem wird sein, diesen Arbeitspunkt über eine Betrachtung der Vergangenheit in dem Regler zu berechnen.

Das ist zwar um einiges komplizierter, als einfach einen Arbeitspunkt zu definieren (siehe meinen laienhaften Versuch) aber universell einsetzbar und enthält keine Fehler bzw. einmalige Störgrößen der manuellen Beobachtung.

Ich bin aber sehr erleichtert, daß nicht nur ich mit dem Standard PI-Regler in den RTR die uns teures Geld verkauft werden keine brauchbaren Ergebnisse in der Regelung der FBH erziele. Der Markt ist also da!!!

Sascha

P.S. Entschldigt bitte meine unqualifizierte Beiträge in euerer mitlerweile sehr mathematischen Diskussion. Die Diskussion ist sicherlich nötig, um der endgültigen Lösung näher zu kommen. Bin kein Inschenör sondern nur einfacher Prozessberater ...
Deswegen ist mein Ansatz erst einmal eine Lösungstrategie festzulegen und dann die Realisierung zu spezifizieren.
ING's sind da etwas schneller mit der Lösung...
... ob die dann zum Problem/Herausforderung passt, kann leicht verloren gehen.
Bitte nicht falsch verstehen! Ich will hier niemanden Kompetenz absprechen!!!

[Gaston]

Dann ist dem wohl so. Damit kann ich leben. Aber offensichtlich bin ich nicht der einzige der eine andere Regelungstechnik kennt als du. Siehe zum Beispiel hier http://tams-www.informatik.uni-hambu...technik_02.pdf S. 31

Ok, nun hast du mich zumindest mal ins Grübeln gebracht

Es ist ja auch so dass man eine Multiplikation durch ein addition darstellen kann, aber nicht jede Addition ist eine Multiplikation.

Ich bin im Moment noch davon überzeugt dass ein Heizungssystem mit seinen Übergängen und davon ausgehend dass nach heutigen Regeln geheizt wird ein PT1 ist.

Aber wenn Ich mmal ne freie Minute habe muss Ich ein wenig Formeln kritzeln und sehen ob Ich nicht einen Denkfehler gemacht habe.

Gruss,
Gaston