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Diese Simulations-Software soll das Verständnis für die Aufgabenstellungen der Regelungstechnik fördern. Im Besonderen kann der regelungstechnische Begriff der Instabilität veranschaulicht werden. Sie beinhaltet die Simulation einer mechanischen Füllstandregelung für drei ungekoppelte und eine Regelung für drei gekoppelte Tanks.

 

Download 3-Tank Software (1618 kb)

 

Systemanforderungen :

Win95/NT, min. 4 MB freier Festplattenspeicher, min. 800 x 600 Auflösung.

 

Beschreibung :

Ungekoppelte 3-Tank-Simulation

Die simulierte (linearisierte) 3-Tank-Füllstandregelung ist aus drei Flüssigkeitsbehältern aufgebaut, die räumlich übereinander angeordnet sind. Die Tanks besitzen an ihren Böden jeweils eine Auslaßöffnung mit festem Durchmesser, über die die Flüssigkeit vom höhergelegenen Tank aufgrund der Schwerkraft in den nächsttieferen abfließen kann. Am Einlauf in den oberen Tank befindet sich ein Ventil. Für eine Regelung des Flüssigkeitsstandes im unteren Tank wird dessen Füllhöhe über einen Schwimmer und eine mechanische Wippe an das Einlaufventil übertragen und bestimmt dort die Ventilposition. Die Position des Lagers der Wippe bestimmt das Hebelverhältnis und damit das Verhältnis zwischen Einlaufmengen- und Flüssigkeitspiegeländerung. Mit dem Auslassventil am unteren Tank wird die Abflussmenge aus dem letzten Tank verändert und damit dessen Füllhöhe gestört. Durch eine ungünstige Plazierung des Wippenlagers kann erreicht werden, dass das System nach einer Störung nicht in einen Gleichgewichtzustand zurückkehrt, sondern bis an seine mechanischen Grenzen aufschwingt.

 

Gekoppelte 3-Tank-Simulation

Die simulierte (linerisierte) gekoppelte 3-Tank-Füllstandsregelung ist aus drei Flüssigkeitsbehältern aufgebaut, die nebeneinander angeordnet sind. Die Tanks besitzen an ihren Böden jeweils eine Verbindungsöffnung zum benachbarten Tank mit festem Durchmesser. Aufgrund der Schwerkraft gleichen sich die Füllstände in den 3 Tanks auf gleichen Höhe an. Am linken Tank befindet sich ein Einlaufventil und eine Pumpe, die eine konstante Menge Flüssigkeit aus diesem Tanks befördert. Für eine Regelung des Flüssigkeitsstandes im rechten Tank wird dessen Füllhöhe über einen Schwimmer und eine mechanische Wippe an das Einlaufventil übertragen und bestimmt dort die Ventilposition. Die Position des Lagers der Wippe bestimmt das Hebelverhältnis und damit das Verhältnis zwischen Einlaufmengen- und Flüssigkeitspiegeländerung. Mit Hilfe des Auslassventils des rechten Tanks oder mit dem Drehzahlsteller der Pumpe kann das System gestört werden. Durch eine ungünstige Plazierung des Wippenlagers kann erreicht werden, dass das System nach einer Störung nicht in einen Gleichgewichtzustand zurückkehrt, sondern bis an seine mechanischen Grenzen aufschwingt.

 

Bedienung:

Alle grün hinterlegten Felder können mit der Maus durch Tastendruck bedient werden. Bei KR=0 kann zusätzlich das Einlaufventil betätigt werden. Die Ventilposition werden mit gedrückter Maustaste verändert. Durch Anklicken von "STOP" oder durch Drücken der [Escape]-Taste wird das Programm beendet.