Überschwingen bei Gira PI Heizungsregler

[willisurf]

Naja, bei der Logik müsstest Du herausfinden, warum einige Räume überschwingen.

Wenn es das längerer vorherige Aufheizen ist, dann könntest Du versuchen ein kleines Modell der Fussbodenaufheizung zu machen. Das ist ja eigentlich nur ein Verzögerungsglied (Regelungstechnisch PT1). Abhängig von der gespeicherten Wärme würdest Du dann früher abschalten (ggf. auch Vorlauftemperatur berücksichtigen).
Beispiel für Wunschtempetatur 21°
Raumtemperatur ist nur kurz abgefallen und es wird bei 20,5° eingeschaltet. Fussboden wird nur 60min aufgeheizt, dann schaltet der Zweipunktregler bei 21,5° ab. Kaum Überschwinger.
Anderes Beispiel, Raum ist ausgekühlt. Der Fussboden wir über 6h aufgeheizt. Wenn jetzt der Zweipunktregler wiederum bei 21,5° abschaltet, wird es aufgrund der Speicherung des Fussbodens zu einem größeren Überschwingen kommen.
Die Idee ist als im Hintergrund zu erfassen, wie lange und mit welcher Vorlauftemperatur der Boden aufgeheizt wird, um dann z.B. bereits bei 20° abzuschalten und trotzdem die Zieltemperatur (aber eben ohne Überschwingen) zu erreichen. Ich glaube sowas heißt Deadbeat Regler.

Die einfache Variante wenn Dein Heizungsregler wirklich nur ein Zweipunktregler ist, einfach dafür einen Schwellwertschalter nit Hysterese zu verwenden. Dann könntest Du zumindest die Hysterese frei beeinflussen.

[DJ.Picasso]

willisurf , wenn ich Dich richtig verstehe müsste die Logik doch folgende Dinge berücksichtigen

- Solltemperatur
- Ist-Temperatur in regelmäßigen Abständen gemessen
- Aufzeichnung der aktuellen Heizphase bzw. wie lange ist jetzt das Ventil geöffnet?
- Wann wurde bei welcher Temperatur mit dem Aufheizen begonnen?
- Welchen Wert hat die aktuelle Steigung?
- Wächst die Steigung im letzten Intervall oder fällt sie?

Oder ist das schon viel zu kompliziert?

Die Nachrichten haben sich überschnitten.

Stellt der Aktor nicht hier das Problem dar?
Der Aktor steuert doch für sich intern alles, da er ja nur die Ist-Temperatur bekommt und ansonsten für sich entscheidet, was zu machen ist.
Ist halt fraglich, ob der Aktor sich ohne weiteres durch die Logik steuern lässt.
Es gibt zwar die Möglichkeit die Stellgröße "auszuschalten", es ist nur fraglich, ob der Aktor dann versucht gegenzusteuern.

[willisurf]

Grundsätzlich kann das schon passen. Um das systematisch zu tun, würde ich versuchen erstmal die Aufheizung des Fussbodens zu modellieren, um dann in einem zweiten Schritt abhängig von Soll- und Isttemperatur aufgrund der berechneten Speicherung des Fussbodens adaptiv abzuschalten.

[DJ.Picasso]

Ich werde mir das mal durch den Kopf gehen lassen und schauen, wie man das am besten in einen Baustein "gießen" kann. Vor allem auch damit es bei den Aktor-Einstellungen individuell auf Raum- bzw. Zonen-Ebene steuerbar und einstellbar wird. Muss ich noch ein paar mal drüber schlafen.

Dennoch erst einmal besten Dank für die Tipps!
Ich stell trotzdem mal an der Zykluszeit ein wenig rum und schau, was passiert.

[hyman]

Der Stellwert bei Überschreiten der Solltemperatur wird bei mir Null.

Korrekt, der Stellwert wird bei Überschreiten der Solltemperatur Null. Wollte dies nur nochmal belegen, da zuvor teilweise anderslautende Aussagen gemacht wurden.

Glaubichtrotzdemnich. Welchen Wert hat denn Deine Solltemperatur? Ich tippe mal auf 22°C. Man kann folgendes an Deinen Diagrammen sehr schön sehen:

• Zwischen 10 und 14 Uhr sinkt die Stellgröße, weil die Ist-Temperatur steigt und spätestens ab 12 Uhr ohne allzu große Änderungen über dem Sollwert liegt. Wohlgemerkt: Schon vor 12 Uhr steigt die Ist-Temperatur über die Solltemperatur. Die Stellgröße wird da aber noch nicht Null, sondern wird das erst gegen 13 Uhr (weil erst da genug I-Anteil aufgelaufen ist).
• Zwischen 14 und 18 Uhr halten sich das Ansteigen des P-Anteils (weil die Ist- Temperatur sinkt) und das Absinken des I-Anteils (weil sie immer noch über Soll ist) gerade so die Waage, dass die Stellgröße nur zeitweise und nur ganz wenig über Null geht.
• Erst beim Lüften sinkt die Ist-Temperatur unter den Sollwert, deshalb macht der Regler (zunächst über den P-Anteil, im Lauf der Zeit zunehmend durch den I-Anteil) so lange immer weiter auf, bis die Temperatur endlich wieder anfängt zu steigen.

Vielleicht meinst du ja nur, dass der P-Anteil zu 0 wird, das ist natürlich richtig.

Nein, auch das ist nicht korrekt. Der P-Anteil beginnt zu sinken, sobald die Ist- über der Solltemperatur liegt. Sofort Null wird er dadurch aber nicht, das dauert eine gewisse Zeit.

Eventuell müsste ich den P-Anteil schärfer stellen, hatte aber vor Jahren damit keine besseren Ergebnisse erzielt. Für mich fehlt der D-Anteil, der dann schon ab ca. 16 Uhr beginnt den Stellwert anzuheben, obwohl die Temperatur noch ca. 23 °C beträgt.

Ich denke, mit einer Erhöhung des P-Anteils liegst Du nicht so falsch -- Dein Regler reagiert insgesamt zu langsam auf Temperaturänderungen. Also den P-Bereich reduzieren. Der dürfte im Moment bei 6K eingestellt sein; probier mal 4K. Erst wenn das nicht (oder nicht genug) hilft, würde ich die Nachstellzeit reduzieren.

Oder man könnte den Regler vielleicht durch eine außentemperaturgeführte Vorsteuerung ergänzen.

Das sollte eigentlich der Heizungsregler machen -- nicht über den Durchfluss, sondern über die Vorlauftemperatur.

[willisurf]

Schwierige Diskussion, da für mich in den Diagrammen der P- und I-Anteil nicht auseinander zu halten ist. Man sieht ja immer nur die Stellgröße.

hyman, kurze Frage. Meinst Du der P-Anteil hat auch (so wie der I-Anteil ja ganz natürlich) eine Historie?

[hyman]

Nein, der P-Anteil ergibt sich bei allen mir bekannte PI-Reglern ausschließlich aus der momentanen Differnz zwischen Soll- und Ist-Temperatur nach folgender Formel:

S = 50% - 50% * (Tist -Tsoll) / (P/2)

wobei

S = Stellgröße in %
Tist = tatsächliche Temperaturin °C
Tsoll = Solltemperatur in °C
P = Propotionalbereich in Kelvin

Unsicherheit besteht allenfalls bei der Frage, ob ein PI-Regler die Stellgröße bereits vor dem Summieren mit dem I-Anteil auf 0..100% begrenzt oder ob er das erst nach der Summierung tut.

Zumindest im Bereich Tsoll - P/2 <= Tist <= TSoll + P/2 kann uns das aber egal sein; da könen wir aus dem Momentanwert Tist jederzeit schließen, wie groß der P-Anteil gerade ist. Jede Abweichung der Stellgröße davon muss dem I-Anteil entstammen.

[willisurf]

Danke für die Erklärung!

Dies würde allerdings bedeuten, das der I-Anteil beim MDT Heizungsregler (nur den kenne ich) nach einem Moduswechsel nicht auf 0, sondern so zurückgesetzt wird, damit sich am Ausgang die Stellgröße 0 ergibt (also bei Tsoll = Tist z.B. auf -50%).

[hyman]

Wirklich bei jedem Moduswechsel? Das wäre aus meiner Sicht nicht sinnvoll.

Beispiel: Nehmen wir an, der Regler hat gerade perfekt die Standby-Temperatur 20°C eingeregelt (Abweichung Null, Stellgröße konstant bei 25%). Dann kommt ein Moduswechsel auf Komfort, 22°C. Es ist glockenklar, dass dann eine größere Stellgröße als 25% gebraucht wird (und nicht etwa 0%). Wenn der P-Bereich sinnvoll parametriert ist (nehmen wir an auf 6K), würde sich (ohne Rücksetzen von irgendwas) eine Stellgröße von 83% (P-Anteil aufgrund der aktuellen Regelabweichung) - 25% (aufgesammelter I-Anteil von vorher) ==> 58% ergeben. Klingt sinnvoll, oder? Viel sinnvoller jedenfalls als erst mal auf Null zu gehen und dann azuwarten, bis ein neuer I-Anteil aufgesammelt ist ...

Natürlich finde ich auch Fälle, in denen das Rücketzen des I-Ateils sinnvoll ist, zum Beispiel diesen:
Nehmen wir an, der gleiche Regler wie im vorigen Beispiel ist gerade dabei, die Komfort-Temperatur von 22°C einzuregeln, hat sie aber noch nicht erreicht (Isttemperatur 1K unter Solltemperatur, und weil das schon eine Weile so ist, Stellgröße bei 100%). Aus den vorherigen Überlegungen wissen wir, dass der P-Anteil daran 67% ist, der Rest zu den 100% ist I-Anteil: 33% (oder mehr, wenn der Regler ihn intern nicht begrenzt; nehmen wir für unser Beispiel an: 75%). Dann kommt ein Moduswechsel auf Standby, 20°C. Hier ist eine Verringerung der Stellgröße geboten und der Regler hat die Wahl, wie radikal er die machen will:

1. Ohne Rücksetzen des (nicht begrenzten) I-Anteils : 33 % (P-Anteil) + 75% (I-Anteil) ==> 108% ==> 100%
2. Ohne Rücksetzen des (begrenzten) I-Anteils : 33 % (P-Anteil) + 33% (I-Anteil) ==> 66%
3. Mit Rücksetzen des I-Anteils : 33 % (P-Anteil) + 0% (I-Anteil) ==> 33%

Die erste Variante kling eher nicht sinnvoll, weil das Beibehalten von 100% Stellgröße wahrscheinlich nicht zu einem baldigen Sinken der Raumtemperatur führen wird. Varianten 2. und 3. sind aber beide sinnvoll, weil sich die Stellgröße auf jeden Fall in die richtige Richtung bewegt. Wahrscheinlich gelingt die Anpassung der Raumtemperatur an den Moduswechsel mit Rücksetzen schneller -- aber evtl. mit mehr Überschwingen.

Eine sinnvolle Regel könnte also im Licht dieser Überlegungen lauten: Wenn sich beim Moduswechsel das Vorzeichen der Regelabweichung ändert, dann wird der I-Anteil auf 0% zurück gesetzt.

Was der MDT-Regler wirklich tut, könnte uns ja hjk wahrscheinlich erzählen ...

[willisurf]

Gerade ausprobiert. Tsoll 22,0° Tist 22,2° Stellgröße 12%
Einmal Moduswechsel Komfort –> StandBy –> Komfort , danach Stellgröße 0%
und das war bisher immer so (wenn Tsoll < Tist)

[hjk]

Moduswechsel Komfort –> StandBy => löscht I-Anteil, wenn Änderung >1K
Moduswechsel StandBy –> Komfort => I-Anteil bleibt

Das gilt für Heizen.

Das hat aber mit dem Thread Titel nicht zu tun.

[willisurf]

Danke hjk, dann ist ja alles klar.
Änderung > 1K war bei mir erfüllt, da Tstandby = 18°C

Das bedeutet aber auch, das der P-Anteil bei Tsoll=Tist 0 ist
(beim MDT Heizungsregler und in der Betriebsart Heizen)

[hyman]

Das bedeutet aber auch, das der P-Anteil bei Tsoll=Tist 0 ist

Das bedeutet es wohl, finde ich aber auch nicht sinnvoll, weil es darauf hinaus läuft, dass für Tist > Tsoll gar keine P-Regelung stattfindet (sondern nur über den I-Anteil geregelt wird).

[willisurf]

Ja, das könnte das Überschwingen erklären, wenn der I-Anteil über eine Historie zu weit aufgezogen ist. Da könnte ein negativer P-Anteil schneller helfen, als der langsame Abbau des Integrators,

Ist das der D-Anteil, den sich einige wünschen und der bereits durch einen stetigen PI Regler abgebildet wäre. D.h. gäbe es da Optimierungspotential?

[hjk]

Das bedeutet es wohl, finde ich aber auch nicht sinnvoll, weil es darauf hinaus läuft, dass für Tist > Tsoll gar keine P-Regelung stattfindet (sondern nur über den I-Anteil geregelt wird).

Natürlich nicht, der P-Anteile wird dann negativ. Er reduziert dann den vorhanden I-Anteil.