controllo di temperatura

[dav]

Salve a tutti, mi chiamo Davide e mi serve un piccolo aiuto per finire la tesina di maturità. Sono nuovo, spero di aver scritto nella sezione giusta...
ho fatto una tesina sul controllo di temperatura in generale, ho parlato dei vari disturbi e mi sono bloccato sui tipi di controllo che si possono adottare. I regolatori utilizzabili sono tanti e io ne volevo spiegare solo 2: il sistema ON-OFF, che ho svolto alla perfezione , e poi per il secondo sono indeciso tra un regolatore PD o PID.
Io avrei optato per un PD perché a scuola li abbiamo visti poco entrambi e questo è più semplice, ho già scritto tutto solo che non riesco a trovare un esempio pratico di dove viene utilizzato dato che in rete ho trovato solo controlli fatti con PID. A questo punto mi chiedo se sia possibile fare un controllo di temperatura con un PD o è inutile. potreste aiutarmi? sia che possa o no essere utilizzato potreste motivarmi le risposte? e soprattuto se viene usato mi farebbe comodo un esempio pratico così lo inserisco e so come spiegarlo all'orale.
grazie in anticipo a tutti

[WALTERmwp]

Ciao dav ma quelli che hai citato forse è corretto classificarli come criteri di regolazione più che regolatori; i regolatori sono dispositivi (modulo hardware specifico o parte di un software contenuto in una unità più articolata o sofisticata) che, appunto, possono svolgere la funzione di regolazione.

A questo punto mi chiedo se sia possibile fare un controllo di temperatura con un PD o è inutile.

perché, se lecito, hai questo dubbio ?

Comunque è più facile trovare delle motivazioni per non ricorrere ad un PD in un loop di controllo piuttosto che ad P o un PI, anche se dipende da diversi fattori e tra questi proprio la grandezza (la variabile indipendente) che si intende controllare e il processo che la prevede.
La componente Derivativa, in più contesti, in effetti, contribuisce ad una reazione un po troppo "isterica".

Comunque, generalmente, la temperatura è una grandezza che, rispetto ad altre, varia con minore velocità quindi potrebbe essere più indicata la parametrizzazione di un PI ma anche solo un P.
Il rischio è quello di essere approssimativi ma, rimanendo in tema, potresti pensare, banalmente, alla regolazione della temperatura di un forno.

Saluti

[Candy]

Un regolatore PD é poco comune. Passi il PI invece. Non ho notizia di dove e come usarli. La componente derivata serve a ridurre errori se usata bene, mentre é la componente integrale che risolve i problemi che non risolve la proporzionale. Un regolatore PD forse e solo forse ha senso in casi di regolazione quando la massa da riscaldare é bassa e facilmente influenzabile da eventi esterni... Forse.

[spud]

La componente D ti inserisce un fattore di correzione che dipende dalla velocità con cui varia il segnale di errore, nel controllo di temperatura lo vedo poco utile visto che le dinamiche sono decisamente lente.

Considererei solo il P e il PI, puoi trovare controlli P nei termostati, PI un po' ovunque sia richiesto un errore a regime nullo, ad esempio controllo di velocità di motori, ma anche controllo delle uscite di convertitori DC-DC o inverter.

[dav]

Quindi, se ho ben capito, i regolatori D/PD vengono usati prevalentemente per i sistemi veloci. Invece nel mio caso dovrei utilizzare un regolatore PI che mi corregge anche l'errore a regime. Ma questo regolatore ha una risposta oscillatoria come il controllo ON-OFF o minore?

[spud]

No, se è stabile come deve essere non ha un comportamento oscillatorio, ma converge verso il riferimento (il significato di errore a regime nullo).

[dav]

Quindi è una regolazione molto più precisa rispetto all'ON-OFF (aspetto importante da aggiungere alla tesina).
Un ultima domanda...in un esperienza di laboratorio su un forno a parete semplice misuro la temperatura dell'elemento scaldante e dell'aria del forno, tracciando il grafico, quando il sistema è a regime posso ricavare il deltaT. Dal questo (se mi appoggio all'analogo elettrico), dato che tutta la potenza elettrica diventa potenza termica, posso ricavare il valore della resistenza termica tra il resistore e l'aria del forno. Come faccio a trovare anche le capacità termiche? Il profe ha parlato di tangente alla curva per trovare le tau ma non ho capito bene come tracciarle

[spud]

In pratica è un circuito RC, analogo a quello elettrico, la temperatura sale da quella iniziale a quella finale seguendo una curva esponenziale, la pendenza di questa curva calcolata all'istante iniziale è la costante di tempo del sistema (la ).

In pratica acquisisci la curva della variazione di temperatura e calcoli la derivata nell'origine. Da questa, conoscendo la resistenza termica tra elemento riscaldante e ambiente, calcoli la capacità termica.

EDIT: se vuoi andare a spanne, puoi misurare il tempo che il sistema impiega ad andare a regime, sai che questo tempo è circa 3 volte , da qui valuti la costante di tempo.

[dav]

Grazie di tutte le risposte. Veramante molto utile questo forum, lo consulto spesso e mi trovo sempre bene

[dimaios]

Quindi è una regolazione molto più precisa rispetto all'ON-OFF

dav, essendo una tesina per scuole superiori puoi anche affermare "timidamente" quanto sopra ma non è del tutto corretto.
Infatti se in corrispondenza dell'asintoto ( raggiunto quindi il reference ) volessi mantenere esattamente la temperatura potresti commutare On-Off a velocità teoricamente infinita e saresti perfettamente "incollato" al riferimento teorico.
Il discorso è piuttosto complesso ed implica basi matematiche che ancora non hai per cui diciamo che qualitativamente con i mezzi a tua disposizione è vero ma sappi che in generale l'affermazione è falsa.

Addirittura il controllo sliding è ritenuto il controllo universale!

In bocca al lupo per gli esami.