PI(D) Regler - Adapter oder Skript?!

[fu_zhou]

Hallo zusammen,

ich brauche einen PID Regler zur Integration im Blockly-Skript. Ich könnte mir auch einen Adapter vorstellen, in dem man die Regler-Parameter einstellt und das Objekt des Istwerts angibt sowie die Grenzen und Einheit des Sollwertes (z.B. 0-100%, 0-10 kW). Hat das von euch schon mal jemand gelöst?
Danke vorab und Grüße!

[paul53]

@fu_zhou
Siehe hier (ohne D-Anteil). Trigger-Datenpunkt: Regelabweichung. Was soll geregelt werden?

[fu_zhou]

@paul53 Das ist genau mein Anwendungsfall: Ich will die überschüssige PV-Energie nicht einspeisen sondern ins Auto laden und der Wallbox den Ladestrom vorgeben, so dass das Auto nicht volle Kanne zieht und dabei meine Batterie im Keller leer macht. Erst wenn die dann in der Nacht mal leer ist, kriegt die Wallbox die Freigabe für Volldampf.
Eine Idee wäre noch der PID Controller von Github:
https://github.com/Philmod/node-pid-controller
Da fehlt mir aber völlig die Fantasie, wie ich den im Script im iobroker einbinde...
D-Anteil brauche ich nicht, PI langt.

[paul53]

@fu_zhou sagte: D-Anteil brauche ich nicht, PI langt.
... Eine Idee wäre noch der PID Controller von Github:

Alternative: PI-Regler
Einfach in der Konfiguration der Javascript-Instanz als zusätzliches NPM-Modul eintragen. Beispiel

[Timmerx]

Hallo fu-zhou,

ich werde auch mir auch eine PV-Überschuss Steuerung programmieren.

Als Wallbox werde ich wahrscheinliche eine Easy Wallbox Bausatz, B163, 11kW (oder 22kW) von
https://www.evalbo.de/shop/wallbox/
einsetzten, da ich diese mit 0-10V (0-5V) ansteuern kann.

Meine Idee ist das Auto 1-phasig zu laden
bei der 11kW Wallbox Start 6A also ab 1,4kW bis 16A also bis 3,6Kw
bei der 22kW Walbox Start 6A also ab 1,4kW bis 32A also bis 7,3kw

Ich würde keinen PI oder auch PID Regler für den Ladestron einsetzen.

Da ich alle Störme in meiner Steuerung S7 1200 habe (über den IOBroker übermittelt) kann ich den Überschuss den ich ins Auto schieben möchte ausrechnen.

PV Leistung
Batterie Leistung
Haus Leistung
Netz Leistung
Auto Leistung

Die Netz Leistung soll am Ende der Berechnung immer 0 ergeben.

PV - Batterie - (Haus + Auto) = 0 KW Netz
PV - Batterie - Haus = Auto KW

Auto KW will ich dann in 0-10V auflösen und jede 1sec einmal an die Wallbox übermitteln und eine Einschaltgrenze bei 1,4KW setzen.

Da sich PV Leistung sowie die Haus Leistung Sprunghaft ändern können ist ein PID Regler aus meiner Sicht nicht hilfreich, da ich kein Über/Unterschwingen der Auto Ladeleistung gebrauchen kann.

Jetzt könnte man noch ein paar Lademodis zusammenstellen.
Auto Laden mit Überschuss
Auto Laden mit Überschuss ohne Hausakku laden
Auto Laden mit Netzstrom
....

[fu_zhou]

@timmerx
ich bin mit dem go eCharger unterwegs, hat eine gute API, die über MQTT mit iobroker wunderbar funktioniert und es gibt auch den einen oder anderen iobroker Adapter. Der go eCharger kann sogar eine Phasenumschaltung über die API (1 phasiges oder 3 phasiges Laden, dann bis 11 kW). Wie und wann die Umschaltung dann passiert (z.B. Ladeunterbrechung ja/nein) muss dann in den Lademodi definiert werden.
Ich habe eine S7-300 im Einsatz und steuere über 0-10 V einen Thyristorsteller an, um mit einer 6kW E-Heizung bei PV-Überschuss meinen 950l-Heizungspufferspeicher zu beheizen, ohne Gas verwenden zu müssen. Hier habe ich einen PI-Regler in der S7 im Einsatz der sehr gut funktioniert, weil ich bezogen auf die Gleichung oben folgendes Problem habe:
PV - Batterie - (Haus + Thyro) = Thyro kW.
Der Thyristor ist Teil der Verbraucher im Haus, Leistung Thyro kenne ich natürlich aus meiner Ansteuerung aber der PI Regler macht eben "händische" Berechnungen und Formeln überflüssig, und der I-Anteil baut die bleibende Regelabweichung ab. Noch dazu kann ich den Regler langsam genug machen, dass es nicht zu starken Sprüngen kommt, wenn sich mal kurz eine Wolke vor die Sonne schiebt - gut, kann man über eine Formel mit Faktoren auch. Am Anfang ist da bei zu großen Stellwertsprüngen (z.B. von 5 kW innerhalb von Sekunden auf 1 kW oder sogar 0) der Thyristorsteller in Störung gegangen. Wenn der dabei kaputt gegangen wäre, wäre das kein Beinbruch, beim Auto möchte ich aber dringenst vermeiden, dass sich die Wallbox oder die Ladelektronik vom Auto verabschiedet, weil zwischen 6A oder sogar aus und 16A hin- und hergesprungen wird, weil wir einen teilweise bewölkten Sommerhimmel haben.
Daher würde ich beim Auto-Laden tendenziell wieder auf einen Regler gehen, könnte natürlich wieder einen in der S7 verwenden, das wäre dann aber ein Umweg: Vom Wechselrichter-Adapter in den S7 Adapter, in der S7 den Regler seine Arbeit machen lassen und den Stellwert dann vom S7 Adapter an den Wallbox-Adapter geben, was prinzipiell mit Blockly ja gut funktionieren würde.
Ich habe mich ektuell dafür entschieden, dass das Laden des Autos bei Haus-Batterieentladung gesperrt ist, wobei hier auch eine "Toaster-Verzögerung" berücksichtigt ist. D.h. wenn morgens der 2 kW Toaster die Batterie teilweise entlädt, weil die Leistung vom Dach nur 2.5 kW ist, wird nicht sofort der Ladevorgang des Autos abgebrochen. Wie gesagt, ich möchte nicht für 10 € Energie optimieren/sparen und damit 2000 € Schaden produzieren (kaputte Elektronik, Batterien etc.).

Wir können gerne Ideen zu den Lademodi inkl. Investitionsschutz entwickeln ==> neues Thema unter "Hardware" öffnen?

[fu_zhou]

@paul53 super, vielen Dank!
Die Zeile

if (Tn) setInterval(control, 250 * Tn);

Ist nicht kommentiert. Was passiert hier mit der Nachstellzeit?

[Homoran]

@fu_zhou sagte in PI(D) Regler - Adapter oder Skript?!:

ich bin mit dem go eCharger unterwegs, hat eine gute API,

ohne PI Oder D

go e Adapter und ein Blockly

[fu_zhou]

@homoran super, wenn du mich auf die Folter spannen willst - ist dir gelungen Würdest du das Blockly mal posten?

[Homoran]

@fu_zhou muss ich mal suchen. sollte hier im Forum sein.
bin aber schon im Bett und komm nicht auf den PC. Erst morgen wieder

[fu_zhou]

@homoran Schlaf gut und danke schon mal vorab, ich suche selber schon mal...

[Homoran]

@fu_zhou sagte in PI(D) Regler - Adapter oder Skript?!:

@homoran Schlaf gut und danke schon mal vorab, ich suche selber schon mal...

hier sind die Links zu den Bestandteilen

https://forum.iobroker.net/topic/30676/e-auto-mit-pv-überschuss-laden/9?_=1635358994678

das größere Problem sind nämlich schnell wechselnde Wolken

[paul53]

@fu_zhou sagte: Ist nicht kommentiert. Was passiert hier mit der Nachstellzeit?

Der Regler wird zyklisch (mit 1/4 Nachstellzeit) aufgerufen, damit der I-Anteil kontinuierlich weiter laufen kann, wenn die Regelabweichung lange Zeit konstant ist, was bei der Raumtemperatur sein kann.

[fu_zhou]

@paul53 ich bin's mal wieder, nachdem jetzt sogar das E-Auto nach 15 Monaten Lieferzeit da ist... Wie kann ich den Regler aus dem Beispiel für z.B. 30 Sekunden lang "anhalten", weil meine Beobachtung ist folgende:
Der go-E-Charger verändert die Ladeleistung mit ganzen Ampere-Sprüngen, d.h. wenn ich mit 6 A Lade und der Regler wg. PV-Überschuss Richtung 7 A steuert, springt auf einmal bei 1-phasigem Laden der Istwert von ca. 1.4 kW (6 A) auf 1.6 kW (7 A), was natürlich beim Regler eine Sprungantwort provoziert und auf 6 A zurückgeschaltet wird und dann geht's hin und her. Ich möchte xp aber nicht so groß wählen, dass der Sprung so klein ist, dass es nicht zum Runterschalten kommt, dann wird das ganze viel zu träge. Der Trigger ist also die Änderung des Ladestroms in der Wallbox, was dazu führen soll, dass der Regler für z.B. 30 Sekunden inaktiv ist, um den Leistungssprung ohne Reaktion abzuwarten. Kriegt man die "function control" für eine bestimmte Zeit angehalten, getriggert durch die Veränderung des Ladestrom? Ggf. kann man das erreichen, indem man für die Zeit den Sollwert auf den Istwert schreibt (x=w), dann gibt es keine Abweichung zwischen x und w und y wird nicht verändert. Die Frage ist dann halt, was passiert, wenn wieder auf den echten Istwert geschaltet wird, ist ja auch ein Sprung. Die "function control" kurz anzuhalten scheint da der bessere Weg zu sein...

Danke schon mal vorab!

Ergänzung: habe das jetzt erst einmal gelöst, indem ich xp dynamisch aus Blockly heraus hochsetze, um die Sprungantwort zu dämpfen, aber vielleicht hast du noch eine elegantere Idee? Hier das komplette Regler-Skript mit dynamischem Xp.

// PI-Regler
// Datenpunkt-IDs eintragen !
const xid = 'javascript.0.Wallbox.Netzleistung'; // Istwert
const wid = 'javascript.0.Wallbox.Sollwert_Netzbezug'; // Sollwert
const yid = 'javascript.0.Wallbox.Ladeleistung'; // Stellgröße
const maxid = 'javascript.0.Wallbox.maxOut'; // Stellgröße Maximum zur Reglerbegrenzung
const xpid = 'javascript.0.Wallbox.xp'; // xp: je größer, je langsamer

// P-Band in K, Nachstellzeit in s
const Xp = 50; // je größer, je langsamer ==> Initialwert, wird in "function control" dynamisch verändert
const Tn = 5; // je größer, je langsamer

var x = getState(xid).val; // Istwert
var w = getState(wid).val; // Sollwert
var m = getState(maxid).val; // Sollwert Maximum

const PI = require('pi-controller'); // als zusätzliches NPM-Modul in JS-Config eintragen
const pi = new PI(Xp, Tn);
//pi.setOutputMax(m); // default: OutputMax = 100 ==> wird in "function control" aufgerufen, um dynamisches maxOut zu berücksichtigen

function control() {
  const Xp = getState(xpid).val; // Xp kommt dynamisch vom Blockly-Skript
  pi.setOutputMax(m); // maxOut kommt dynamisch vom Blockly-Skript
  var y = pi.Control(w - x)+1.3; // Stellsignal mit 1.3 kW Offset um Totzeit zu reduzieren bis Mindestleistung von 1.4 kW erreicht ist
  setState(yid, Math.round(y*100)/100); //Stellwert auf 2 Nachkommastellen runden
  
  console.log(Xp);
  console.log(getState(yid).val);
}
 
control(); // Script start

on(xid, function(dp) {
  x = dp.state.val;
  control();
});
 
on(wid, function(dp) {
  w = dp.state.val;
  control();
});

on(maxid, function(dp) {
  m = dp.state.val;
  control();
});

if (Tn) setInterval(control, 250 * Tn );