Zusammenfassung
In diesem Beitrag wird der Entwurf eines modellprädiktiven Reglers und Zustandsschätzers für einen katalytischen Festbettreaktor vorgestellt. Das nichtlineare verteilt-parametrische Reaktormodell wird hierfür zunächst durch ein hochdimensionales Ersatzsystem gewöhnlicher Differentialgleichungen approximiert. Durch die geeignete Formulierung eines dynamischen Optimierungsproblems für den Regler wird eine Maximierung des Ertrags erreicht. Ein angepasstes Gradientenverfahren in Verbindung mit einer effizienten numerischen Integration erlaubt eine echtzeitfähige Implementierung des Konzepts.
Abstract
This paper presents the implementation of a model predictive controller (MPC) and a moving horizon estimator (MHE) for a catalytic fixed-bed reactor. For this, the nonlinear distributed parameter reactor model is first approximated by a high-dimensional system of ordinary differential equations. The maximization of the yield of the reactor is obtained by a suitable choice of the dynamic optimization problem for the MPC. A tailored gradient method in connection with an efficient numerical integration scheme is used for a solution in real-time of the dynamic optimization problems.
Über die Autoren
M. Sc. Sönke Rhein ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Universität Ulm. Hauptarbeitsgebiet: Regelung und Optimierung verteilt-parametrischer Systeme.
Universität Ulm, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Albert-Einstein-Allee 41, D-89081 Ulm, Fax: +49-(0)731-50-26301
Dr. techn. Tilman Utz ist Akademischer Rat am Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Universität Ulm. Hauptarbeitsgebiete: Steuerung und Regelung verteilt-parametrischer Systeme, Numerische und analytische Methoden für inverse (parabolische) Probleme, Optimierungsbasierte Regelungsverfahren.
Universität Ulm, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Albert-Einstein-Allee 41, D-89081 Ulm, Fax: +49-(0)731-50-26301
Prof. Dr.-Ing. Knut Graichen ist Professor am Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Universität Ulm. Hauptarbeitsgebiete: optimale und modellprädiktive Regelung, nichtlineare Steuerungs- und Regelungsverfahren, schnelle mechatronische Systeme.
Universität Ulm, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Albert-Einstein-Allee 41, D-89081 Ulm, Fax: +49-(0)731-50-26301
©2014 Walter de Gruyter Berlin/Boston
