PID autoadaptatif : comportement normal ou bizarre ?

[schneiderj]

Bonjour,

Nous venons de nous équiper d’un réacteur (en verre) qui comporte une double enveloppe. Dans cette double enveloppe nous faisons circuler une huile dont la température est régulée (une source froide : il s’agit d’une réserve d’huile qui est à – 20 °C, et une source chaude : une épingle chauffante).
La régulation est assurée par un PID autoadaptatif. Mais je trouve que ce régulateur a un comportement curieux et j’aimerais avoir vos avis. Voici une partie des données que nous venons d’obtenir lors d’un test :
Chauffage au reflux, puis maintient au reflux. Lors de cette phase nous contrôlons la température de l’huile en imposant une différence de +20 °C entre la double enveloppe et le solvant. La fin de cette partie est visible sur le graphique (échelle des x = temps en seconde) de 2000 à 2150 secondes.
Pour la deuxième partie, à partir de 2150 secondes, nous passons en régulation dite interne. La consigne (la température du solvant, ici appelée température masse doit être égale à cette consigne) passe de 20 °C à la valeur demandée. L’agrandissement nous permet de constater que immédiatement après le changement de mode de fonctionnement, la température masse est supérieur à la consigne. La de consigne suit parfaitement ce que nous lui avons demandé (heureusement !) : elle diminue régulièrement :



Par contre la valeur calculée pour la consigne bain (ou de l’huile) est surprenante… si ce PID est autoadaptatif, il aurait du donner (là c'est moi qui imagine ) comme consigne de départ pour ce nouveau mode de fonctionnement une température égale à la température de l’huile (entrée DE) ou quelque chose de similaire histoire de ne pas partir dans les choux… ce n’est que quelque minutes plus tard après apprentissage que tout rentre dans l’ordre.
Qu’en pensez-vous (c’est un équipement qui coûte près de 100 k€ !).

Jean-Marie
-----

[schneiderj]

Bonjour,

Je remonte le sujet car je suis vraiment dans le brouillard ! Si nécessaire je peux donner des explications complémentaires.

Jean-Marie

[invite2313209787891133]

Bonjour

Un petit récapitulatif pour voir si j'ai bien compris:
Pour la 1ere phase la consigne correspond à la température du solvant +20°C, je suppose que c'est pour avoir un transfert de chaleur vers le réacteur maitrisé (on fixe un delta T, donc une puissance). Cette phase semble fonctionner correctement, si ce n'est que l'on observe une petite différence entre la consigne (bleu foncé) et la température d'huile (courbe violette).

Pour la seconde phase tu fixes une consigne à la température initiale du solvant, puis tu génères une rampe linéaire décroissante. La température du solvant commence à descendre seulement au bout de 300 secondes environ (ce qui est normal : Une huile plus chaude que le solvant ne peut pas le refroidir), puis on remarque une inflexion vers 2600 quand le Dt entre l'huile et le solvant devient suffisant (à environ 20°C).

La régulation fonctionne très bien : Le régulateur donne assez rapidement une consigne d'huile environ 20°C en dessous du solvant.
En fait il y a 2 problèmes :
- Il faut passer l'appareil en manuel avant de changer la consigne, car en produisant un échelon sur celle ci le régulateur l’interprète comme une dérive brutale et tente de corriger le tir, et on se retrouve avec une huile qui chauffe alors qu'elle devrait refroidir.
- L'autre problème est que l'huile ne peut pas passer instantanément de 75 à 35°C, il y a une certaine inertie qui est incompressible.

[BastienBastien]

Bonjour,

Dis-moi, avec un processus aussi cher, pourquoi ne pas faire appel à un labo de recherche pour le correcteur ?
Je ne sais pas combien ils demanderaient, mais même si c'est 8 000 €, ça ne semble pas cher comparé au prix du process !

+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2313209787891133]

C'est le prix de l'équipement, groupe hydraulique froid/chaux compris, pas le prix du régulateur.
Il n'y a pas besoin de faire appel à un labo, régler des paramètres est relativement simple.

[BastienBastien]

Hi,

Oui j'avais bien compris qu'il s'agissait du prix du process.
La commande adaptative, je ne suis pas sûr que ce soit aussi simple que la synthèse d'un PID ou RST.
Vous pourriez montrer une photo d'un équipement similaire/semblable, pour se faire une idée ?
Le régulateur était fourni avec le process ou acheté à part ?

+

[invite2313209787891133]

Avec une régulation adaptative c'est d'autant plus simple. Ici le problème ne vient pas du régulateur mais de l'utilisation qui en est faite ; en tout cas ce qui est certain c'est qu'il n'y a pas besoin d'un chercheur pour faire marcher ce type de matériel : On le branche, et on l'utilise, un peu comme une machine à café ou un lave vaisselle.
Dans tous les cas il faut attendre le retour de l'auteur du sujet pour être fixé...

[schneiderj]

Bonjour et merci pour vos réponses.

Je suis désolé de ne pas être revenu plus tôt, mais nous avons du mal à joindre les deux bouts en ce moment. Cela ira mieux en décembre lorsque les budgets seront pratiquement terminés, le Crédit Impôt Recherche déposé et la visite d'un client exigent passé...

Il n'est pas question que je puisse redemander 8000 € pour faire fonctionner un système qui devrait être opérationnel. Un descriptif partiel est décrit ici.
Il s'agit d'un système qui était sur un de nos anciens centre de R&D et que l'on vient de récupérer. une grande partie de l'électronique (de chez National Instrument) a du être changer car un capteur (ou transducteur je ne sais plus) était HS. La gamme n'étant plus vendue par NI, nous avons du sortir un gros chèque pour tout changer .

Dudulle, tu as parfaitement résumé ma question au point 3.

Ce qui ne va pas c'est que nous demandons au système de diminuer la température... la température produit devant passer progressivement de 60 à 20 °C. La température de l'huile (ou de la double enveloppe) devrait donc diminuer et non pas commencer par augmenter.
Le fournisseur nous donne comme explication que cela provient des paramètres du PID qui ne sont plus optimums... Qu'ils ne soient plus optimums, je veux bien, mais que le système parte à la dérive comme cela, c'est incroyable. Que ce passera-t-il le jour ou nous aurons dans ce réacteur un produit très instable qui doit être maintenu à une température bien précise ? Mon réacteur va-t-il se transformer en une bombe ?

Jean-Marie

[invite2313209787891133]

Comme expliqué plus haut dans mon message ce ne sont pas les paramètres qui sont en cause, ni la régulation, mais l'utilisation :
A 2150 tu passes une consigne de 20 à 60°C, le régulateur a apparemment une valeur P égale à 2, donc il applique la différence (60-20) = 40°C sur la sortie (75 + (2 * 40) = 155) : Il fait exactement ce pour quoi il a été programmé, et tous les régulateurs PID du monde te feront exactement la même chose.

Si tu ne veux pas avoir cette augmentation brutale sur la sortie il faut :
- Mettre le régulateur en manuel pour bloquer la valeur de sortie.
- Passer la consigne à 60°C
- Mettre le régulateur en automatique.

[schneiderj]

Comme expliqué plus haut dans mon message ce ne sont pas les paramètres qui sont en cause, ni la régulation, mais l'utilisation :
A 2150 tu passes une consigne de 20 à 60°C, le régulateur a apparemment une valeur P égale à 2, donc il applique la différence (60-20) = 40°C sur la sortie (75 + (2 * 40) = 155) : Il fait exactement ce pour quoi il a été programmé, et tous les régulateurs PID du monde te feront exactement la même chose.

Si tu ne veux pas avoir cette augmentation brutale sur la sortie il faut :
- Mettre le régulateur en manuel pour bloquer la valeur de sortie.
- Passer la consigne à 60°C
- Mettre le régulateur en automatique.

Ok et je suis d'accord avec toi. Mais je n'ai pas acces à ce régulateur qui est situé derriére l'interface qui nous permet de controler le fonctionnement de cet outil.
Nous entrons des ordres qui sont de cetype :

• passer en régulation double enveloppe
• Réguler un delta T entre la double enveloppe et produit de 20 °C
• maintenir cette condition dans 2 heures
• Ajouter 200 g du réactif XXX avec la pompe 1 en 30 minutes
• maintenir les conditions deltaT pendant 30 minutes
• passer en régulation produit
• refoidir en 2 heures jusqu'à 20 °C
• etc

Je ne peux donc pas faire ce que tu proposes et qui semble logique. En fait il faudrait que cela soit prévu par le programme... ce qui ne semble pas être le cas.
Qu'en penses-tu ?

Jean-Marie

[bobflux]

Sur le graphe on voit qu'au début on a bien un delta T de 20° entre le bain et le produit, comme demandé, ça régule.

Mais au début, la courbe bleue "consigne" est à 20°C. Comme le truc est en mode "delta T entre l'enveloppe et le produit", je suppose que la consigne à 20°C est ignorée. Le 20°C, ça doit être une valeur par défaut qui traîne.

Quand tu passes en "régulation produit à 60°C", la consigne produit passe de 20 à 60. C'est logique puisque tu veux que ton produit soit à 60. Par contre, ce changement a l'air de constiper le PID qui balance un pic comme si la consigne avait changé (alors que c'est le mode qui a changé).

En fait voilà :

1> maintenir les conditions deltaT pendant 30 minutes
2> passer en régulation produit
3> refoidir en 2 heures jusqu'à 20 °C

J'ai l'impression que c'est le passage du 1 au 2 qui pose problème, dans le 1 on ignore la consigne produit (qui est à 20°C), dans le 2 on utilise la consigne produit (qui est aux environs de 60°C), entre les deux on change de mode.

À mon avis c'est soit un bug dans ton machin hors de prix, soit un bug dans la doc, ou dans ta programmation (ouais je sais, c'est large).

Solutions possibles :

- Mettre dès le départ la consigne produit à 60°C : comme ça, quand le régulateur passe du mode deltaT au mode régulation produit, ça lui évitera la stupeur de découvrir un 20°C qui traîne et de balancer une grosse flatulence

- Ou, juste avant de changer de mode, faire une lecture de la T° du produit, et mettre la consigne produit à cette valeur (en tout cas, virer le 20°C), cette solution me paraît la meilleure

[bobflux]

L’agrandissement nous permet de constater que immédiatement après le changement de mode de fonctionnement, la température masse est supérieur à la consigne. La de consigne suit parfaitement ce que nous lui avons demandé (heureusement !)

En fait, pas du tout.

Avant 2150s, tu es en mode "régulation delta T", donc la consigne produit n'existe pas, elle ne signifie rien, puisqu'elle est ignorée. Quand une valeur numérique est "non renseignée", elle n'a pas de valeur, par exemple en SQL elle sera NULL. La courbe bleue de la consigne produit ne devrait même pas s'afficher avant que la consigne produit ne soit réglée à t=2150s.

Le fait que la courbe soit afichée avant t=2150s et qu'elle soit à 20°C m'incite à penser que c'est une valeur par défaut qui traîne. Dans un programme correctement conçu, l'utilisation d'une valeur non initialisée déclenche une erreur facilement compréhensible, par exemple une exception.

Là, on a un bug standard : une valeur par défaut complètement fausse, mais qui a l'air tout à fait présentable, et qui passe dans l'algo de calcul comme si c'était une vraie consigne. En fait c'est le passage de 20 à 60°C qui déclenche le bazar : le 20°C n'existe pas (est ignoré), mais existe quand même, vu qu'il fout le bordel.

Bonus : puisqu'il d'agit de "produits instables", quel est le comportement du logiciel dans les cas imprévus ? Y a-t-il un mode failsafe ? Si ça surchauffe au-dessus d'une certaine marge, ou si un capteur tombe en panne, ou si une mesure sort d'un cadre défini à l'avance, est-ce qu'il décide de la jouer safe et balance le -20°C jusqu'à ce que tout soit bien calmé, ou bien est qu'il refait Bhopal ?

[schneiderj]

Là, on a un bug standard : une valeur par défaut complètement fausse, mais qui a l'air tout à fait présentable, et qui passe dans l'algo de calcul comme si c'était une vraie consigne. En fait c'est le passage de 20 à 60°C qui déclenche le bazar : le 20°C n'existe pas (est ignoré), mais existe quand même, vu qu'il fout le bordel.

Bonus : puisqu'il d'agit de "produits instables", quel est le comportement du logiciel dans les cas imprévus ? Y a-t-il un mode failsafe ? Si ça surchauffe au-dessus d'une certaine marge, ou si un capteur tombe en panne, ou si une mesure sort d'un cadre défini à l'avance, est-ce qu'il décide de la jouer safe et balance le -20°C jusqu'à ce que tout soit bien calmé, ou bien est qu'il refait Bhopal ?

Je te remercie pour toutes ces explications. Cette fois je comprends commet nous pouvons avoir ce problème... et ceci qu'il y ai ou qu'il n'y ai pas réglage des paramètres du PID !
L'électronicien vient lundi faire ces réglages et nous referons la manipe. Je verrai bien ce qu'il nous racontera.
Pour un produit professionnel, c'est tout de même un peu gros ! Mais lorsqu'ils ont commencé à le mettre sur le marché (il y a plus de 10 ans), il y avait pire que cela...

Il existe des alarmes programmables (qui n'ont pas été utilisées pour notre essai) et j’espère qu'elles fonctionnent !

Encore merci pour ton aide
Jean-Marie

[invite2313209787891133]

Hum, c'est précisément ce que j'ai expliqué dans ma réponse précédente non ?

[schneiderj]

Hum, c'est précisément ce que j'ai expliqué dans ma réponse précédente non ?

Oui tout à fait, mais je ne l'avais pas compris d'une manière aussi claire ! Je deviens peut être un peu dure de la feuille .

Merci également pour ton aide,
Jean-Marie