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45,80 €ISBN 978-3-8440-4386-0Paperback152 Seiten49 Abbildungen208 g21 x 14,8 cmDeutschDissertation
April 2016
Shane Dominic
Reglerentwurf zur wirkungsgradoptimierenden Fahrweise von komplexen Prozessanlagen
mit Anwendung an einem Kompressorstrang einer Luftzerlegungsanlage
In der Prozessindustrie gewinnt Energiemanagement zunehmend an Bedeutung. Durch verbesserte Energieeffizienz lassen sich Ressourcen einsparen und die Umwelt schonen. Neben mechanischen Verbesserungen verfahrenstechnischer Anlagen lässt sich auch durch optimierte Prozess-regler Energie einsparen. Bei komplexen Anlagen werden die zu regelnden Größen über mehrere Stellgrößen geregelt. Meist ist die Anzahl der Stellgrößen höher als die der Regelgrößen. Solche Prozesse lassen sich als überaktuierte. Die dadurch resultierenden Freiheitsgerade können zur Minimierung des Energieverbrauchs genutzt werden
Für den Entwurf einer energieoptimierten Prozessregelung wird in der vorliegenden Arbeit ein übergeordneter Strangregler-Konzept entwickelt. Dessen Aufgabe ist es, optimierte Sollwerttrajektorien für die unterlagerten Prozessregler vorzugeben, mit der Absicht den gewünschten Arbeitspunkt der Anlage einzuhalten und dabei die Anlage im effizientesten Punkt zu betreiben. Die daraus resultierenden Herausforderungen sind u. a., dass es sich bei der Beschreibung des Gütefunktionals um nichtlineare zeitvariante Systeme handelt und sich somit ein nicht-konvexes Problem ergibt. Es gilt zu untersuchen, mit welchen mathematischen und regelungstechnischen Mitteln eine globale Lösung angestrebt werden kann. Auch müssen dabei die vorgegebenen Rahmenbedingungen, wie die prozesstechnischen Grenzen oder die Rechenleistung der verwendbaren Steuereinheiten, eingehalten werden. Die Konzeption der Regelung soll so gewählt werden, dass sie für beliebige überaktuierte Prozesse anwendbar ist.
Für den Entwurf einer energieoptimierten Prozessregelung wird in der vorliegenden Arbeit ein übergeordneter Strangregler-Konzept entwickelt. Dessen Aufgabe ist es, optimierte Sollwerttrajektorien für die unterlagerten Prozessregler vorzugeben, mit der Absicht den gewünschten Arbeitspunkt der Anlage einzuhalten und dabei die Anlage im effizientesten Punkt zu betreiben. Die daraus resultierenden Herausforderungen sind u. a., dass es sich bei der Beschreibung des Gütefunktionals um nichtlineare zeitvariante Systeme handelt und sich somit ein nicht-konvexes Problem ergibt. Es gilt zu untersuchen, mit welchen mathematischen und regelungstechnischen Mitteln eine globale Lösung angestrebt werden kann. Auch müssen dabei die vorgegebenen Rahmenbedingungen, wie die prozesstechnischen Grenzen oder die Rechenleistung der verwendbaren Steuereinheiten, eingehalten werden. Die Konzeption der Regelung soll so gewählt werden, dass sie für beliebige überaktuierte Prozesse anwendbar ist.
Schlagwörter: KPI-Optimierung; Nichtlineare statische Modellbildung; Online-Parameterschätzung; Echtzeit-Implementierung
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