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Details

Beschreibung der Anlage

Der Laborversuch ''Drei-Tank-System DTS200'' beinhaltet die technische Realisierung eines nichtlinearen Mehrgrößensystems (zwei Eingangs-, zwei Ausgangsgrößen) mit zwei Stellgliedern und 2 digitalen Reglern. Die nichtlineare Regelstrecke besteht aus drei Plexiglastanks T1 (links) , T2 (rechts) und T3 (mittig) mit der Querschnittsfläche A, die über Verbindungskanäle miteinander verbunden sind. Die aus T2 abfließende Flüssigkeit (destilliertes Wasser) wird in einem Auffangbecken TA gesammelt, aus dem die beiden Pumpen 1 und 2 die Tanks T1 und T2 versorgen. An allen drei Tanks befinden sich piezoresistive Drucksensoren zur Höhenmessung des Flüssigkeitsstandes. Zwei digitale Regler steuern die Volumenströme Q1 und Q2 der beiden Pumpen an, so dass die Flüssigkeitsstände h1 und h2 auf vorgegebenen Höhen stabilisiert werden können. Die maximale Füllhöhe beträgt hmax=50cm. Zur Simulation von Verstopfungen und Lecks besitzen die Verbindungskanäle zusätzliche über Hand verstellbare Ventile und die Tanks entsprechend verstellbare Öffnungen mit dem einheitlichen Querschnitt s.

Da durch die Verbindung der Tanks untereinander eine Änderung einer Eingangsgröße sich auf beide Ausgangsgrößen auswirkt, ist das System stark verkoppelt. Der Füllstand des mittleren Behälters T3 ergibt sich aus der Füllhöhe in den beiden äußeren Tanks. Der mittlere Tank verkoppelt die beiden äußeren Teilsysteme.

Aufgabenstellung

Ausgehend von einem theoretische Prozessmodell mit den gegeben Parametern und dessen Linearisierung am Arbeitspunkt soll eine Mehrgrößenregelung entworfen und erprobt werden. Die digitalen Regler werden mit der Echtzeitumgebung von Matlab / Simulink realisiert, so dass die Umsetzung verschiedener Regelungskonzepte ermöglicht wird.

Für die theoretische Prozessanalyse und für den Reglerentwurf sind Parameter der Regelstrecke erforderlich, die hier zusammengefasst werden.

Aktualisiert: 16.08.2018