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Auf der Interkama, der weltweit größten Messe für Automatisierungstechnik, stellt Prof. Dr. Robert Haber vom Fachbereich Anlagen- und Verfahrenstechnik der FH Köln über eine Simulation die Vorteile der prädiktiven (vorausschauenden) Regelung gegenüber einer PID-Regelung vor und zeigt deren Einsatz in der Praxis an einem Lufttemperaturregelungs-Pilotprozess (Halle 16, Stand E 69). Es wird gezeigt, dass eine optimale Regelung (schnell und ohne Überschwingungen) trotz Störungen - wie etwa Luftströmungsänderung - über eine prädiktive Regelung möglich ist, wenn ein mathematisches Modell des Prozesses vorliegt. Letzteres kann auch experimentell mittels Parameterschätzung erstellt werden. So lässt sich mit einer prädiktiven Regelung z.B. die Temperaturregelung bei Spritzgießmaschinen praxisgerecht realisieren, unerlaubte Überhitzungen und zu große Temperaturdifferenzen können während des Aufheizens oder im stationären Betrieb verhindert werden. Die Interkama findet vom 24. bis 28. September 2001 in Düsseldorf statt.
PRÄDIKTIVE REGELUNGEN WERDEN VERSTÄRKT EINGESETZT
In der verfahrenstechnischen Industrie (z.B. Petrochemie) setzt sich die prädiktive Regelung verstärkt durch. Die Grundidee dieser Methoden ist, die Regelgröße nicht in der theoretisch kleinsten erreichbaren Zeit dem Sollwert gleichzustellen. Vielmehr wird bei der vorausschauenden Regelung, unter Inkaufnahme einer etwas langsameren Ausregelung, sowohl ein stabiler und ruhiger Prozesseingang (Stellsignal) als vor allem auch eine robuste (unempfindliche) Regelung erreicht. Hierbei können auch eventuelle Einschränkungen hinsichtlich des Stellsignals und anderer Nebenbedingungen problemlos berücksichtigt werden. Prädiktive Regelungen eignen sich besonders für schwierige Prozesse, wie z.B. totzeitbehaftete Mehrgrößensysteme mit physikalischen Beschränkungen und Nichtlinearitäten. Die herkömmlichen Regelungsalgorithmen, wie die PID-Regelung berechnen das Stellsignal (z.B. Ventilstellung) so, dass die Regelgröße (z.B. Temperatur) in kürzester Zeit dem Sollwert (der gewünschten Temperatur) angepasst wird. Die vermutlichen, zukünftigen Verläufe der repräsentierenden Prozessgrößen werden dabei nicht berücksichtigt.
Prädiktive Regelungsalgorithmen wurden mit der Simulationssprache Matlab/Simulink entwickelt und Simulationsbeispiele für Ein- und Mehrgrößenregelungen ausgearbeitet. Für die Industrieautomatisierung wurden prädiktive Regler in der graphischen Programmiersprache LabVIEW erstellt und können kostengünstig in einem PC-basierten System eingesetzt werden.
DIPLOMARBEITEN ZUM EINSATZ PRÄDIKTIVER REGELUNGEN
Seit der Einführung des Masterabschlusses im Studiengang Verfahrenstechnik wird die prädiktive Regelung an der Fachhochschule Köln als wählbares Fach unterrichtet. In mehreren Diplomarbeiten wurden bereits gute Erfahrungen in der petrochemischen Industrie beim Einsatz der prädiktiven Regelung für die Qualitäts- und Energieoptimierung gesammelt.
Weitere Informationen
Labor für Prozessleittechnik; FB AV
Prof. Dr.-Ing. R. Haber
Tel.: +49/0221-8275-2242; Fax. +49/0221-8275-2202
E-Mail: robert.haber@fh-koeln.de
Criteria of this press release:
Electrical engineering, Energy, Mechanical engineering
transregional, national
Miscellaneous scientific news/publications, Studies and teaching
German
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