Das lernst du heute
- D-Anteil aus der Änderung
- Rauschen dämpfen
- Wann PID übertrieben ist
Die Füllstation für Gasflaschen hängt an einer kurzen Leitung mit Turbo-Volumenpumpe. Der PI-Regler hält den Druck, aber beim Anfahren schießt er jedes Mal ein gutes Stück über das Ziel: Wenn der Druck ankommt, ist der I-Anteil noch groß, und die Pumpe läuft weiter. Ein dritter Anteil kann bremsen, bevor das passiert. Er schaut nicht darauf, wie weit der Druck vom Ziel weg ist, sondern wie schnell er sich bewegt.
Der D-Anteil aus der Änderung
Der D-Anteil (D für Differential) vergleicht den Messwert mit dem aus dem letzten Takt:
d = KD · (alt − neu)
Steigt der Druck schnell, ist alt − neu negativ, und d nimmt Leistung weg. Steht der Druck still, ist d null und stört nicht.
sub d alt druck # steigt der Druck, wird d negativ
mul d d KD
add u u d # zum P- und I-Anteil dazu
move alt druck # fuer den naechsten Takt merkenWarum aus dem Messwert und nicht aus der Abweichung? Drehst du am Sollwert, springt e auf einen Schlag. Ein D-Anteil aus e würde diesen Sprung als riesige Änderung sehen und der Pumpe einen Stoß geben. Der Messwert dagegen ändert sich nur so schnell, wie das Gas wirklich strömt.
Rauschen dämpfen
Messwerte zappeln: Eine Flasche wird angeschlossen, Gas verteilt sich, der Wert springt von Takt zu Takt um ein paar kPa. Der D-Anteil multipliziert genau diese Sprünge. Deshalb bekommt er einen geglätteten Messwert, wie du ihn an Tag 145 gebaut hast:
lerp glatt glatt roh GLAETT # 0.5: halb alt, halb neuJe kleiner GLAETT, desto ruhiger der Wert – und desto später merkt der Regler eine echte Änderung. Glätten ist immer ein Tausch: weniger Zappeln gegen mehr Trägheit.
Setz glatt und alt beim ersten gültigen Messwert auf genau diesen Wert. Starten sie bei 0, sieht der Regler im ersten Takt einen Sprung von 0 auf 1500 kPa und reagiert darauf.
Wann PID übertrieben ist
| Aufgabe | reicht meist |
|---|---|
Wandheizung, Lampen, Türen (nur On) | Hysterese |
| großer Raum, großer Tank (träge) | P oder PI |
| kurze Leitung, schnelle Pumpe, Überschwingen | PI plus D |
Viele Geräte in Stationeers kennen nur an und aus. Und Räume und Tanks reagieren so langsam, dass ein D-Anteil kaum etwas zu sehen bekommt – außer Rauschen. Fang mit Hysterese oder PI an und nimm D erst dazu, wenn du ein Überschwingen wirklich siehst.
Ein Messwert, der von Takt zu Takt um 20 kPa springt, gibt mit KD = 2 einen Ausschlag von 40 – die Turbopumpe zappelt zwischen fast aus und halb voll. Erst glätten, dann die Änderung bilden, und KD klein anfangen.
Das Spiel kennt auch einen fertigen Logikbaustein „PID Controller“ (StructureLogicPidController) mit den LogicTypes Setpoint, ProportionalGain, IntegralGain, DerivativeGain, Minimum, Maximum und Reset. Was in so einem Baustein passiert, baust du hier selbst – dann weißt du auch, was seine Werte bewirken.
Übung
Aufgabe
Der Rohr-Analysator „Leitung“ misst den Druck, die Turbo-Volumenpumpe „Fueller“ (Setting 0 bis 100) füllt. Der P-Regler rechnet bisher mit dem rohen Messwert. Bau ihn um:
glatt(r1) = geglätteter Druck:lerpmit GLAETT- e = SOLL − glatt, P-Anteil = KP · e
- D-Anteil = KD · (alt − glatt), danach
alt= glatt - Setting = P + D, begrenzt auf 0 bis 100
- Analysator weg: Pumpe aus,
glattbleibt unverändert
Den I-Anteil lässt du hier weg, damit du die Wirkung von D allein siehst. Das Setzen der Startwerte beim ersten Messwert ist schon da.
Hinweise
Hinweis 1
lerp glatt glatt roh GLAETT direkt nach dem Label weiter:.
Hinweis 2
sub e SOLL glatt statt mit roh.
Hinweis 3
sub d alt glatt, mul d d KD, add u u d, dann move alt glatt – erst danach clamp.
Quiz
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