Echtzeit-Optimalsteuerung großer dynamischer Systeme

mit Anwendung bei verfahrenstechnischen Anlagen

"Verfahrenstechnische Anlagen zählen zu den größten und kompliziertesten Bauwerken der Menschheit. Weltweit sind nur wenige Unternehmen in der Lage, sie zu konstruieren und zu bauen." (Quelle)

Verfahrenstechnische Anlagen

Kurzfassung der Vorhabensbeschreibung

Gegenstand dieses Forschungsvorhabens ist ein neues Verfahren zur modellgestützten prädiktiven Optimalsteuerung großer dynamischer Systeme mit Anwendungen bei verfahrenstechnischen Anlagen. Das Verfahren beruht u.a.

  • a) auf der mittelfristigen Neuberechnung optimaler Sollwerttrajektorien auf wanderndem Vorhersagehorizont durch Berechnung parametrisierter optimaler Steuerungen für eine nachfolgende Sollwerttrajektorien-Folgeregelung,
  • b) auf der kurzfristigen Aktualisierung optimaler Sollwerttrajektorien durch Linearisierung benachbarter, bereits berechneter, parametrisierter Extremalen,
  • c) auf einem optimierungsbasierten Zustandsschätzverfahren, um aus Messwerten die Werte der Zustände zu Beginn des aktuellen Vorhersagehorizontes zu berechnen.

Die reale Ablaufzeit des zugrundegelegten Prozesses bedingt unterschiedliche Echtzeit-Skalen, die die Wiederholungsraten der Berechnungen bestimmen. Als exemplarische Anwendung wird

  • d) die Steuerung verfahrenstechnischer Anlagen untersucht, deren Prozeßmodelle durch sehr große differential-algebraische Gleichungssysteme vom Index 2 und mit Schaltpunkten beschrieben werden.

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Projektteam:

Prof. Dr. Dr. h.c. Roland Bulirsch (Antragsteller)
Dipl.-Math. Thomas Kronseder
Prof. Dr. Oskar von Stryk (Antragsteller)

Institutionen

Fachgebiet Simulation und Systemoptimierung, Technische Universität Darmstadt
Lehrstuhl M2 Höhere Mathematik und Numerische Mathematik, Technische Universität München

Förderung

Dieses Projekt wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Schwerpunktprogramms 469 Echtzeit-Optimierung großer Systeme seit 1999 gefördert.

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