Überschwingen bei Gira PI Heizungsregler

[kastoberlin]

Wenn ich nach einem Urlaub die Fußbodenheizung wieder auf Solltemperatur stelle, gibt es unerträgliche Überschwinger. Wie hier zu sehen ist, steigt die Temperatur am Folgetag um fast zwei Grad über Soll, um danach langsam einzuschwingen:

Screenshot_20220221-164835.png

Ich nutze den Gira Heizungsaktor 6-fach 20D311 mit Gira Stellmotoren für eine Fußbodenheizung in einer KNX-Umgebumg mit dem X1. Eingestellt in ETS6 ist am Heizungsaktor eine "schaltende PI-Regelung (PWM)" mit der Default-Einstellung "Fußbodenheizung (5K / 240 min)"

MIt den Regelmparametern herzumzuexperimentieren ist ziemlich langwierig, weil ein Test jeweils mehrere Tage dauert und ich in dieser Zeit nicht im Kalten sitzen möchte, daher meine Frage an die Regelungsspezialisten unter Euch: Wie würdet Ihr vorgehen, um die Überschwinger zu reduzieren oder vielleicht ganz zu beseitigen?

[vento66]

Ist ja logisch, wenn Du die Heizung abstellst. Wieso eigentlich? Sparen tust eh nichts. Der Regler weis davon nichts, und versucht gegenzusteuern. Dann läuft der Regler Amok, weil er die ganze Zeit seine Sollgrösse nicht erreicht. Dann dreht er halt immer weiter und länger auf.

[kastoberlin]

"Heizung abgestellt" war missverständlich formuliert, die Solltemperatur wurde abgesenkt, was aber im Ergebnis auf's gleich hinausläuft. Und ich denke schon, dass ich Heizkosten spare, wenn das Haus für eine oder mehrere Wochen nicht auf Zimmertemperatur geheizt lasse.

[rosebud]

Interessant wäre, die Ansteuerung des Ventils (Ausgangswert des Reglers) zu sehen. Nach meiner Erfahrung ist die Regelung mit einem P-Band >12 K stabil. Wenn möglich, habe ich 24 K eingesetzt mit einer I-Zeit von 60 min.

[concept]

Wie würdet Ihr vorgehen, um die Überschwinger zu reduzieren oder vielleicht ganz zu beseitigen?

guckst du hier

kapitel „empirische dimensionierung“

in deinem fall also den Proportionalanteil vermindern und Integrationszeit vergrößern.

[willisurf]

Interessant! Ich wäre nie darauf gekommen, danach in Wikipedia zu suchen.

[concept]

ja, man findet einfacher komplizierte literatur zu dem thema als was einfaches. aber gerade im err/fbh bereich braucht man einfache, pragmatische lösungen. aufgrund der langsamen regelstrecke muss man ja irgendwie pragmatisch und möglichst ohne umwege in die richtige richtung kommen.

die methode von ziegler / nichols könnte man hier auch in betracht ziehen (im selben wiki artikel).

[kastoberlin]

Danke concept, den Wiki-Artikel kannte ich bereits, hatte aber den Absatz über empirische Optimierung glatt übersehen.

Die beiden Ziegler/NIchols-Methoden erscheinen mir für die Optimierung einer trägen Fußbodenheizung wenig praktikabel. In der ersten Variante bräuchte man einen unbewohnten Raum, bei dem man über mehrere Tage Schwingungsexperimente durchfühen kann, in der zweiten Variante wüsste ich nicht, woher ich die stationäre Verstärkung, die Zeitkonstante T und die Totzeit hernehmen sollte.

Ich habe jetzt erst mal den Proportionalanteil von 5 K auf 4 K erniedrigt und beobachte mal, ob ich einer aperiodischen Sprungantwort näher komme.

[hyman]

Proportionalanteil von 5 K auf 4 K erniedrigt

Das ist garantiert die falsche Richtung. Die K[elvin] sind kein Proportionalanteil, sondern der Proportionalbereich. Um den Proportionalanteil zu verringern, musst Du den Proportionalbereich vergrößern. Ich würd's mal mit irgendwas zwischen 8 und 10K Proportionalbereich probieren.

[kastoberlin]

hyman, Du hast Recht, der Gira-Parameter ist natürlich der Proportionalbereich und nicht der Proportionalanteil.

Da in der Gira-Doku gewarnt wird, dass bereits die Änderung der Regelparameter um geringe Werte zu einem deutlich anderen Regelverhalten führt, habe ich den Proportionalbereich zunächst nur von 5 auf 6 K erhöht. Mal sehen, was das mit der Sprungantwort macht.

[Beleuchtfix]

Ich würde es wahrscheinlich als seltenes Ereignis ignorieren wahrscheinlich würde das ohne anschließende Messung auch nicht auffallen. Im Normalbereich regelt die Heizung ja sehr gut. Alternativ wäre vielleicht, die 240 Minuten zu reduzieren. Zum Austesten würde ich aber größere Anpassungen machen, bis du merkst, dass die Regelung untersteuert.
Gruß Florian

[kastoberlin]

Beleuchtfix, mir fiel es nach jeder Rückkehr aus dem Urlaub unangenehm auf, dass es einen Tag lang deutlich zu warm war in der Wohnung und ich dauernd die Fenster aufreißen musste. Nur deshalb habe ich dann Influxdb/Grafana dazugebaut, um das systematisch untersuchen.zu können.

[swoarder]

Hätte der Heizungsregler einen D- Anteil könnte er deutlich besser auf solche Ereignisse reagieren.
Mich stört das auch seit langem. Leider gibt es keine käuflichen PID Heizungsregler, irgendwann muss ich das selbst machen...

[willisurf]

Das bezweifle ich. Typischerweise ist der D Anteil für hochdynamische Regelkreise.

Bei diesen Zeitkonstanten genügt ein vernünftig ausgelegter PI völlig. Viel wichtiger ist das interne Reglerdesign, damit z.B. der Stellwert begrenzt werden kann und damit auch der I-Anteil nicht weiter hochläuft.

[swoarder]

Wenn der Regler für sich alleine regeln kann, dann ist PI völlig ausreichend. Kommen aber externe Störgrößen dazu, kann er nicht ausreichend schnell reagieren.
Das sehe ich immer wieder, kommt die Sonne und heizt damit im Winter das Wohnzimmer auf, steigt die Temperatur an, es wird aber noch lange weiter geheizt, bis der Stellwert dann endlich zurück gefahren ist. Das gleiche Spiel am Abend, das Wohnzimmer kühlt aus, es ist allerdings immer noch wärmer als der Sollwert. Mit einem D- Anteil könnte der Stellwert schon angehoben werden, bevor das Wohnzimmer unter den Sollwert fällt. Die Fussbodenheizung hätte Zeit warm zu werden und könnte einen Unterschwinger der Temperatur verhindern. So wird der Stellwert erst langsam angehoben, wenn der Istwert unter den Sollwert fällt. Bis die Fussbodenheizung dann wirklich heizt, ist es schon lange mitten in der Nacht und die Temperatur fällt deutlich unter den Sollwert.

Manchmal wirke ich dem manuell entgegen und erhöhe vorsorglich nachmittags den Sollwert. Damit kann die Temperatur im Wohnzimmer sehr gut stabilisiert werden. Den Sollwert zurückstellen darf ich dann natürlich nicht vergessen.

Dies will ich irgendwann in den Griff bekommen, für mich scheint hier ein D-Anteil erforderlich. Diesen in den Heizungsregler zu implementieren wäre ja nicht schwer. Klar die Abstimmung der Regelparameter ist damit natürlich noch schwieriger. (Deshalb macht es wohl niemand)

Grüße
Simon