通过小米温湿度传感器控制暖气PID调节室内温度

gao19970120

设备情况：威能壁挂炉加vc100pcn网关，暖气片，传感器为小米温湿度传感器3
接入ha方式：威能壁挂炉通过论坛大佬的https://github.com/daxingplay/home-assistant-vaillant-plus集成接入，小米温湿度传感器3通过米家官方集成接入
背景：威能网关本身自带气候补偿功能，其原理是通过网络天气获取所在地温度，然后根据温度调整锅炉的设置水温，经过一段时间的使用发现，室内温度波动较大，虽然网关可以调节不同的补偿温度曲线，但仍然无法保证较好的恒温效果。且室温不仅受室外温度影响，受室内是否有人，阳光是否直射等因素影响也较大，波动情况如图


于是笔者产生了想法，通过温控器作为反馈，调节锅炉设定水温，实现PID控制。
设定水温 = 30+ 当前温度误差（即设定温度减传感器温度）*P系数+误差量积分值*I系数+室温微分值*D系数

30为暖气最低可设置的水温，最高可设置为75度。
我以两次锅炉燃烧状态开启（即壁挂炉开始点火）之间的时间为一个ΔT，即一个周期，这是考虑到设置好水温后，一个周期内释放的热量应该与设定水温正相关，因此ΔT是动态的，
同时检测到本轮周期时间达到15分钟时，结束本周期，这是为了防止在水温调节过低，两次燃烧时间间隔较长，无法及时调温。每个周期开始时设定新的温度
积分量为每个周期开始和结束时的温度的平均值乘周期时间(即ΔT)累积相加，积分量设置上下限，下限为0，上限为暖气片所能设置的最大设置水温减最低设置水温除以I系数，再适当减少，这样可以保证在采暖功率需求较高时，也能通过保证一个较高的稳态水温来保证稳态下的室温。
室温微分值，我踩了不少坑，最开始我考虑为周期温度变化量除以周期时间，但尝试后发现，在稳态下或者调节末期，温度变化量较小，有时两三个周期只波动0.1度，且有时波动来自于设备精度误差。
最终采用的微分值计算方法为：周期开始时的时间减去往前第三次室温变化的时间为单位时间，变化量也是当前温度减去往前第三次变化后的温度（当前温度应即为往前第一次变化后的温度）。
最近几天测试下来，恒温效果尚可，
如图
黄色线为设定温度，蓝色线为实际温度