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:: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce) ::
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Renaudyes



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MessagePosté le: 03/10/2017, 17:34    Sujet du message: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce) Répondre en citant

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Revue du message précédent :

En effet... Je sais d'où peut provenir le problème. Ce n'est pas à cause d'une dérivée mais j'ai essayé de mettre en place un pid à coefficients adaptifs. Et quand je trace la courbe de ma consigne, j'ai une chute bizarre.
Après ce qu'il faut que je comprenne c'est :
- est ce que c'est mon code correctionnel avec coef. adaptifs qui a foiré ?
- ou une source extérieur (j'ai ouvert ma fenêtre durant mon expérience)

Dans tous les cas, je suis plutôt satisfait.
Mais pour que ce pid s'adapte à tous les aquariums il me faut encore beaucoup de reflexion je pense .
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BiduleΩhm
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MessagePosté le: 03/10/2017, 18:51    Sujet du message: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce) Répondre en citant

Je te conseille de d'abord optimiser les coefs à la main et seulement après de commencer à voir pour de l'adaptatif une fois que tu auras appris tout un tas de choses en testant à la main

Vu l'inertie thermique de l'eau la fenêtre n'a probablement rien à voir avec tes résultats.
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Renaudyes
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MessagePosté le: 24/10/2017, 20:09    Sujet du message: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce) Répondre en citant

Bonjour à tous,

Il faut admettre que créer une régulation performante pour tout aquarium n'est pas si aisé. Mais j'y travail d'arrache pied avec le peu de temps que j'ai par-ci par là .

Pour le moment j'ai fait des tests concluants sur des aquariums de 4 à 50L où le délais démarrage thermostat/détection du changement de température n'excède pas 5 minutes. Après, j'ai malheureusement de grosses oscillations apparaissent ( malgré que c'est moins fort que les contrôle par hystérèse sur le marché, mais ça ne me suffit pas ). Je suis donc entrain de regarder d'autres types de solutions qui se basent sur du feedforward,... De plus, ma technique andiwindup n'est pas des meilleures, je dois aussi améliorer ça.

Dans un second temps, je vais aussi changer l'algorithme d'intégration qui est des bêtes rectangles à l'heure actuel. Je pense que faire une intégration par trapèze est déjà mieux mais pourquoi par changer directement pour du simpson.

Pour vous montrez un petit avancement, voici un aquarium de 50L avec un premier setpoint de 27° puis de 28° (courbe bleue). La courbe rouge quant à elle représente toujours ce même aquarium de 50L avec un chauffage SERA avec un setpoint de 28°. On remarque donc bien l'hystérésis du chauffage.


Je pense pas pouvoir finir avant décembre par contre.. Le travail prend du temps
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BiduleΩhm
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MessagePosté le: 25/10/2017, 12:32    Sujet du message: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce) Répondre en citant

A mon avis t'as des coefs beaucoup trop élevés. En plus y'a pas vraiment besoin d'avoir une vitesse de fou vu qu'on reste constamment en régime stabilisé et qu'il vaut mieux éviter des variations brusques pour les poissons, donc autant baisser les coefs (surtout P et D)
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Kallysto
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MessagePosté le: 01/11/2017, 03:29    Sujet du message: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce) Répondre en citant

Sincèrement, on utilise jamais le D des PIDs en chauffage / clim.

Essaye de le mettre au mini et regarde ce qu'il se passe.
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Kallysto
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MessagePosté le: 01/11/2017, 04:00    Sujet du message: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce) Répondre en citant

Renaudyes a écrit:
Le pid n'oscille pas normalement. ( c'est bien la courbe bleue)
Ce que tu peux penser qui oscille c'est à cause du ds18b20 qui discretise la température à 0.0625°. D'où cette "légère oscillation".
Elle ne devrait pas se produirr avec un lm35 ou autre composant analogique.

Pour les ventilos, oui je vais devoir créer un truc qui apprend de lui même :).


Les "PT1000" sont considérées précisent à 0,1 voir 0,2°C et ça nous empêchent pas d'avoir des réponses stables. Et on ne va jamais plus haut en précision sauf dans certaines salles blanches et certains labo et c'est plus une méga source d'emmerdes qu'autre chose. Donc la température lue fait des bons de 0,1°C à 0,2°C et pourtant tout va bien au niveau de la régul

Ton problème vient d'un truc débile : tu utilises un système TOR alors que tu veux une réponse analogique. Tu as 2 solutions : refaire tout tes paramètres PI (le D on s'en sert jamais) et/ou mettre en place un système PWM sur ton chauffage...
Genre tu considères que sa chauffe complète c'est 5 minutes (300 secondes) et tu le coupes et mets en route en fonction de ça :
10% de ta sortie PID -> en route 30 secondes arrêté 270 s
50% de ta sortie PID -> en route 150 secondes arrêté 150 s.
etc

Mais je pense que à moins de 15 ou 20% il faut qu'il soit arrêté en permanence sinon tu vas le faire claquer. C'est comme ça qu'on fait quand on a des vannes ou des batteries TOR et que le client veut du modulant derrière. Bon c'est jamais aussi propre qu'avec du vrai analogique, mais c'est ce qui s'en rapproche le plus.
ça te permettra de commencer à couper le chauffage quand tu commences à arriver à température. Ainsi tu te prends moins l'inertie du chauffage dans les dents.

ou alors tu peux t'amuser à essayer de régler ton D pour qu'il anticipe assez ton inertie... Bonne chance !
D'autant plus que ce D dépendra totalement du dimensionnement du chauffage / volume de l'aqua... Et là encore, tous les espoirs sont permis...

A mon avis, il sera bien plus simple de trouver des paramètres PI qui iront un peu avec "toutes les configs" (dans une certaine mesure) et un PWM derrière qui viendra te limiter la vitesse et donc les oscillations qui vont avec.


De plus, il faudra régler ton chauffage un peu plus haut que la température voulue sinon il va venir se couper de lui même et perturber ta régul : tu veux 25°C-> réglage à 27°C ça devrait te permettre de garder la sécurité du thermostat intégré sans qu'il viennent te perturber ta régul.


Pour ce qui est des PIDs "auto adapt", (on appelle ça "auto tunning" chez les pros) ça n'a jamais fonctionné dans le monde professionnel alors bonne course à la baleine blanche.

Les algo de ce type qui existent dans les API sont basés sur la méthode Zegler et Nichols et apparemment, les paramètres donnés ne sont pas les bons car trop dépendant de l'état de départ.
Il faut toujours une vérification manuelle et humaine. Au mieux, ça donne une base de travail en fait.


et aussi, une règle simple et à toujours appliquer : 1 PID par élément de régul. J'ai un connard de sous traitant qui ne le fait pas... Je vais bientôt avoir le droit de lui mettre mon pied au cul et je vais pas me retenir !
Si tu fais du chaud et du froid dans un aqua (imaginons de l'eau de mer, super sensible) ton élément refroidisseur et ton élément de chauffage n'auront pas les mêmes constantes et la même puissance ni le même effet sur l'eau. Donc si tu fais ça avec un seul PID en faisant par exemple : -100 à 0 => froid et 0 à +100 => chaud, tu auras une regul qui sera bancale : soit l'un, soit l'autre soit les 2 seront toujours en retard sur l'action voir pire, tu auras des oscillations de ouf du même coup.

Voilà, amuse toi bien.
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BiduleΩhm
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MessagePosté le: 01/11/2017, 09:55    Sujet du message: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce) Répondre en citant

Ah mais attends: le chauffage est commandé en TOR ? Effectivement dans ce cas y'a pas à chercher plus loin, c'est ça le pb
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Kallysto
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MessagePosté le: 01/11/2017, 14:27    Sujet du message: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce) Répondre en citant

BiduleΩhm a écrit:
Ah mais attends: le chauffage est commandé en TOR ? Effectivement dans ce cas y'a pas à chercher plus loin, c'est ça le pb


bah c'est un bête chauffage d'aquario. C'est juste qu'il pilote la prise sur laquelle il est branché.
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Renaudyes
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MessagePosté le: 04/11/2017, 11:13    Sujet du message: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce) Répondre en citant

Yo,

Sympa les réponses, je vais essayer de détailler aussi .

BiduleΩhm a écrit:
A mon avis t'as des coefs beaucoup trop élevés. En plus y'a pas vraiment besoin d'avoir une vitesse de fou vu qu'on reste constamment en régime stabilisé et qu'il vaut mieux éviter des variations brusques pour les poissons, donc autant baisser les coefs (surtout P et D)


Le but n'est pas de laisser l'aquarium à pile X° mais bien de créer un profil de température ( ce sera plus tard, pour le moment je ne vais faire qu'une valeur).

Alors, oui la dérivée est bien à 0. Dans un système à grande inertie elle ne sert à rien .

Pour répondre à Kallysto,
Le système fonctionne avec un thermomètre à régulation par bilame ( le truc qu'on achète partout) mais ce dernier est bien évidemment réglé à 31° pour mes tests PID. Sinon, le PID servirait à rien...
Je n'ai pas bien compris le temps de chauffe complète de 5 min ? Tu veux dire qu'il passe de température froide à température chaude en 5min et qu'il commence donc à chauffer l'aquarium ? Dans mon cas je parlerai de délais. Le délais regroupant l'allumage ainsi que la détection d'une différence de chaleur par la sonde de température ( on a donc temps de chauffe + temps de conduction de la chaleur).

Alors le fonctionnement est basé sur une PWM lente de 10s. Donc 100% -> 10s, 50% 5s,... J’échantillonne la température toutes les 10s aussi.
Pour ce qui est du claquage, j'ai estimé que le chauffage est une bête résistance et qu'il est en régime permanent continu. "Il resterait donc chaud", le risque de claquage n'existe donc pas si ?

J'ai testé la méthode Zegler et Nichols ainsi que Cohen-Coon. Les deux donnent des valeurs qui changent beaucoup trop en fonction de l'état de base comme tu le signales. J'ai donc abandonnée l'idée.
Et bien évidemment, un système de régulation par élément :p.

Je suis entrain de mettre en place mon petit système qui fonctionnerait sur tous les aquariums. Malheureusement celui-ci à besoin de connaître le délais (explication plus haut) ainsi que la puissance du chauffage. L'auto tuning fait donc baisser les valeurs de la température de l'aquarium de façon trop violente pour que les poissons ne le supportent... C'est un peu embêtant si on a déjà des poissons...
Cependant, il est peut être possible (aussi en test) de faire ça en connaissant les paramètres de son aqua ( nombre de litre, surface des vitres,...) et d'obtenir des valeurs théoriques de départ.

Bref, je pense que je vais mettre pas mal de temps pour arriver à quelque chose de convenable .

Renaud
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Kallysto
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MessagePosté le: 20/11/2017, 14:25    Sujet du message: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce) Répondre en citant

Le temps que la résistance met pour chauffer.
Comme le temps qu'une vanne pour s'ouvrir.

Nous avons des vannes qui ont des temps de courses de 270 s voir plus.
En général, ce sont des vannes avec cire.
Le principe c'est que la tête de la vanne, le truc qui l'actionne électriquement, est composé d'une résistance qui chauffe et de cire. La cire ne prend pas la même place suivant si elle est dure ou fondue. Ta vanne est 100% ouverte quand ta cire est toute fondue. Et on sait d'après le constructeur qu'elle met 6 minutes pour fondre intégralement.

Donc si ton PID te dit qu'il veut 50% d'ouverture, tu vas mettre en route ta résistance 3 minutes et l'arrêter 3 minutes, la remettre en route 3 minutes et l'arrêter 3 minutes, etc.
Si tu veux 25% : 1m30 en route, 4m30 arrêtée, etc.

Dans les fait, on est un peu bloqué par la technologie de la vanne. La cire ne fond pas uniformément. Donc si on veut plus précis / rapide / réactif, on baisse ce temps maximum : on met 90s ou 120s suivant l'application.
Ainsi ta cire est chauffé 60s si tu veux 50% puis non chauffée 60s et rechauffée, etc.

Pour ton chauffage, je pense qu'il faut mettre le plus "long possible" car il a un temps de chauffe minimum d'après ce que j'ai pu observer sur les miens (tu le règles sur 32°C il va se mettre en route, tu le mets sur 18°C alors que l'aquarium est à 25°C il va continuer d echauffer genre 30s au moins ). Sans doute pour éviter de faire claquer la résistance. Pour ça que je t'ai mis 5 minutes. ainsi moins de risque de faire "clignoter" la resistance.
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Kallysto
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MessagePosté le: 20/11/2017, 14:31    Sujet du message: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce) Répondre en citant

Il vaudrait limite mieux trouver un bon programme de calcul et trouver la formule de la déperdition thermique...

En effet, suivant le nombre de litre, la largeur /hauteur de l'aquarium (cubique VS super long et étroit), l'épaisseur des vitres, la présence d'un couvercle ou non, tu auras plus où moins de déperdition thermique.
Ensuite vient s'ajouter la température de la pièce.

Donc ensuite pas le même besoin en puissance de chauffage.

Sur un aquarium "cubique" de 700L avec verre de 12 mm, chauffé à 22°C et pièce à 18°C un chauffage de 300W suffira que sur un aquarium de 2m5 de long, moins large, moins haut et avec un verre de 10mm seulement, tu auras besoin de 600W pour avoir un truc correct...
Par exemple.

Et vu qu'on sort allégrement des "1W par litre" ou "1 W par 2 L" t'as de la marge avec que le chauffage soit dimensionné correctement.
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Renaudyes
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MessagePosté le: 14/01/2018, 21:30    Sujet du message: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce) Répondre en citant

Salut les gars,

Finalement je me suis décidé à faire toutes les équations à la main et à faire du fitting pour trouver les bons paramètres. (Je vous épargne les calculs dégueulasse dont la résolution de l’équation différentielle).
Pour ça, il m'a fallu :
- La température de la pièce
- La puissance des résistances cumulées

A partir de ces deux valeurs je trouve les autres paramètres en faisant deux montées en température (plus la différence de température est importante plus la mesure est précise...). Il serait possible de généraliser à une montée en T et une descente. Il faut voir dans le futur quel est le plus précis.

Par exemple, pour un aquarium de 50L et 100W brassé avec une pompe nous obtenons une courbe bleue (données) avec P = 0.80*100W = 80W en moyenne. La courbe rouge est la courbe exponentielle qui fit au mieux cette courbe. La courbe jaune (données) P = 0.65*100 = 65W en moyenne. La courbe mauve est la courbe qui fit au mieux. Ce fitting permet de trouver une constante « Tau » ou constante de temps du système en utilisant la méthode des moindres carrés.
Finalement, il reste à trouver d’autres paramètres par itération. Celle-ci se fait sur base de l’équation différentielle et est résolue numériquement.
Voici le fitting pour P = 65W. La courbe bleue étant les données et la courbe rouge la résolution numérique de l’équation différentielle. Joli non 😊 ?


Maintenant qu’on a ça, on peut utiliser notre modèle pour optimiser le PID ! Et voici le résultat :


Comme toujours, la courbe bleue représente les données mesurées à l’aide de l’arduino et la courbe rouge la simulation. Parfait non ?


Après, j’étais dans un cas idéal avec un bon brassage. Il reste plus qu’à me préoccuper de toutprogrammer pour que ce soit +/- automatique. Je pense que l’utilisateur devra d’office confirmer ou non le fitting des courbes pour ne pas « casser » tout l’aquarium.

De plus, il me faudrait tester cette méthode sur un plus grand nombre d’aquariums histoire de voir si je suis proche/loin de la réalité.
Si quelqu’un est volontaire pour faire tourner un petit programme chez lui (un bête bac de 50L ou plus) sans poissons (faudrait pas les tuer), je suis preneur !
Pour terminer, si je remarque que les paramètres (surtout la convection naturelle) sont presque équivalent à tous les aquariums, il me suffirait de connaître le volume d’eau, la surface de contact avec l’air ainsi que la puissance des chauffages cumulées pour optimiser les coefficients d’un aquarium 😊.
Je suis plutôt content du résultat. Mais après l’effort et le temps passé à faire ça, il aurait surement été plus simple de faire un bête contrôle par hystérésis, c’est sûr.
Je me suis permis de tester le contrôle pas hystérésis et pour son bon fonctionnement on est obligé de suivre la consigne à +/-0.2°C.
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Kallysto
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MessagePosté le: 10/02/2018, 20:44    Sujet du message: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce) Répondre en citant

Tu t'embêtes beaucoup pour rien ^^
Les chauffages des aquariums fonctionnent par hystérésis et tous les poisisons se portent bien.
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MessagePosté le: Aujourd’hui à 00:35    Sujet du message: Controleur modulaire (Automatisation complète d'un aquarium d'eau douce)

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