Mit SimApp lässt sich das System als Blockdiagramm recht einfach modellieren. Hierbei werden die einzelnen Funktionsblöcke grafisch miteinander verknüpft. Die Eingabe der Parameter (Zeitkonstanten, Verstärkungsfaktoren,..) erfolgt direkt in der Zeichnung.
Mit SimApp kann das Zeit- und Frequenzverhalten an jedem Knotenpunkt untersucht und als Grafik dargestellt werden.
Damit lässt sich sehr schnell die Optimierung der Regelparameter durchführen wie in den nachfolgenden Abbildungen zu erkennen ist. während die Simulationszeit nur 2 s beträgt, muß zur Erfassung der Messdaten in der Hardware ein Zeitraum von mehreren Stunden veranschlagt werden.
Das Temperaturverhalten der Regelstrecke (Gärbox) wird durch ein Verzögerungsglied (PT1T2) nachgebildet. Die beiden Zeitkonstanten T1 und T2 wurden mit einer Eichmessung an der Gärbox bei maximaler Heizleistung ermittelt. Die Erfassung der Isttemperatur über den Temperatursensor erfolgt durch den Quantisierer T_Ist. Im geschlossenen Regelkreis wird die Isttemperatur zurückgeführt. Die Regelabweichung, die Differenz von T_Soll und T_Ist dient dem PID-Regler als Eingangssignal. Das Ausgangssignal des Reglers, die Führungsgröße wird entsprechend der Timerauflösung für die Pulsweitenmodulation quantisiert und als Heizleistung der Regelstrecke (PT1T2) zugeführt.
Die Simulation des Systems erfolgt zeitdiskret mit einem Abtastintervall von 20 s.
In den nachfolgenden Bildern sind die Ergebnisse der Simulation sowie der realen Gärbox mit TREG dargestellt. Es sind jeweils Sollwert, Istwert und Führungsgröße (Heizleistung) über einen Zeitraum von ca. 28000s (7,5h) dargestellt. Die Übereinstimmung zwischen Simulation und Realität ist sehr gut.
Ergebnis der Simulation (Rechenzeit ca. 2s)
Ergebnis einer Messung mit TREG und Gärbox (Messzeit 7h)
