Riadenie sústavy 3 zásobníkov kvapaliny zapojených za sebou

Príprava na cvičenie:

Bakošová, M., Fikar, M., Čirka, Ľ.: Základy automatizácie. Laboratórne cvičenia zo základov automatizácie. STU, Bratislava 2003. Kap. 10: experimentálne metódy syntézy regulátora.

Úlohy na cvičenie:

• Zistite výšku hladiny v 3. zásobníku v pôvodnom ustálenom stave. Použite na to simulačnú schému z3sm tak, že nájdete hladinu h₃^s pri konštantnom vstupnom prietoku q₀₁^s. Parametre zásobníkov sú nasledovné:

  k11 [m2,5min-1]	k22 [m2,5min-1]	k33 [m2,5min-1]	F1 [m2]	F2 [m2]	F3[m2]	q01s [m3min-1]	q02s [m3min-1]	q03s [m3min-1]
  1.25	1.25	1.25	2	2	2	1	0.5	0.25

• Vyskúšajte, ako to vyzerá so zabezpečením požadovanej hodnoty veličiny h₃ bez riadenia (bez regulátora), len odhadovaním nastavenia vstupnej veličiny. Pokúste sa nastaviť vstupný prietok q₀₁ bez regulátora tak, aby výška hladiny h₃ v 3. zásobníku dosiahla 1,5-násobok výšky hladiny v ustálenom stave (zaokrúhlené na 1 desatinné miesto) s presnosťou na 5% žiadanej veličiny. Použite na to simulačnú schému z3sm. Max. počet pokusov je 5. Treba si uvedomiť, že v praxi by sa pri týchto zásobníkoch čakalo na ustálenie výstupu aj niekoľko desiatok minút a až potom by bolo možné robiť ďalší pokus.

• Zabezpečte požadovanú výšku hladiny pomocou riadiaceho systému s PID regulátorom. Pokúste sa nastaviť parametre regulátora pre riadenie zásobníkov kvapaliny skusmo, t.j. "od oka". Simuláciou riadenia zásobníkov overte vhodnosť nastavenia parametrov regulátora. Použite simulačnú schému z3rsm. Do času 150min sa riadi na žiadanú hodnotu, potom sa odstraňuje vplyv poruchy, ktorú reprezentuje náhodná zmena vstupného prietoku do 2. zásobníka. Pri simuláciách treba nastaviť farebné bloky, a to tie položky, kde sú názvy premenných. Čísla nemeňte. PID regulátor je červený, lebo jeho konštanty sa budú prestavovať. Modré bloky sa nastavia raz a nastavenie sa uloží.

• Sústava zásobníkov kvapaliny už bola identifikovaná a pri identifikácii sa určili nasledovné parametre:

  u0 [m3min-1]	unekonečno [m3min-1]	y0=h3s [m]	ynekonečno [m]	D1 [min]	tu [min]	tn [min]	Z [m-2min]
  1	1.2	1.96	2.43	1	2	13	2.35

  Strejcovou metódou sa identifikoval prenos: G=2.35/[(4.8s+1)2]*e-1.5s

  
  

  Ako systém 1. rádu sa zásobníky dajú opísať prenosom: G=2.35/(13s+1)*e-3s

  
  

• Urobte syntézu všetkých možných regulátorov pre sústavu zásobníkov kvapaliny pomocou rôznych experimentálnych metód:

  1. Zieglerova-Nicholsova
  2. Strejcova
  3. Cohenova-Coonova
  4. metóda priamej syntézy
  5. Riverova-Morariho metóda
     
     

• Simuláciou riadenia zásobníkov overte vhodnosť použitia navrhnutých regulátorov. Navrhnuté regulátory sa simulačne overujú pomocou programu z3rsm.

• Regulátory porovnajte vyhodnotením ukazovateľov kvality. Vyhodnocujú sa ukazovatele kvality: trvalá regulačná odchýlka, čas regulácie, maximálne preregulovanie, čas maximálneho preregulovania len na časovom intervale <0;150>min.

• Protokol sa z tohoto zadania nevypracováva, treba si urobiť len dobré poznámky pre prácu na ďalšom samostatnom zadaní.

Nové súbory k cvičeniu (3 súbory):

zk3r.m

z3rsm.mdl

z3rasm.mdl

Používajú sa aj niektoré súbory zk3.m a z3sm.mdl z predošlého cvičenia.