Zusammenfassung
Im Beitrag wird das thermische Verhalten von durchströmten Rohren untersucht. Dazu werden detaillierte physikalische Modelle unterschiedlicher Komplexität hergeleitet, wobei die Wärmespeicherfähigkeit der Rohrwand jeweils explizit berücksichtigt wird. Für die vorgeschlagenen verteilt-parametrischen Modelle werden geschlossene Lösungen angegeben. Ausgehend von diesen Lösungen wird ein neues Totzeit-Differentialgleichungs-Modell vorgestellt, das als Grundlage für Simulationen und Reglerentwürfe dienen kann. Dieses wird in Simulationsstudien und anhand von Messdaten mit einem, vor allem in regelungstechnischen Anwendungen populären, sehr einfachen Totzeit-Differentialgleichungs-Modell verglichen.
Abstract
This paper considers the thermal behavior of plug-flow of an incompressible fluid through a pipe. To this end, detailed physical models of different complexity are derived which explicitly take into account the heat storage capacity of the pipe-wall. Closed form solutions for the input-output behavior of the proposed models are derived. Based on these solutions a novel delay-differential model is proposed as a basis for simulation and controller design. This latter model is compared with a simple delay-differential model commonly used in control applications by means of simulation studies and experimental results.
Über die Autoren
Simon Bachler ist wissenschaftliche Mitarbeiter am Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik an der UMIT in Hall in Tirol. Hauptarbeitsgebiete: Modellierung und Regelung großer Kühlkreisläufe, nichtlineare Totzeitsysteme, unendlichdimensionale Systeme.
Universität für Gesundheitswissenschaften, Informatik und Technik (UMIT), Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik, Eduard-Wallnöfer-Zentrum 1, 6060 Hall in Tirol, Österreich
Johannes Huber ist Entwicklungsingenieur bei GE Jenbacher GmbH & Co OG. Hauptarbeitsgebiete: Modellbasierte Algorithmen zur Regelung, Zustandsbeobachtung und Fehlerdiagnose von Großgasmotoren.
GE Jenbacher GmbH & Co OG, Achenseestraße 1–3, 6200 Jenbach, Österreich
Frank Woittennek leitet das Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik an der UMIT in Hall in Tirol. Hauptarbeitsgebiete: Regelungs- und Beobachterentwurf für lineare und nichtlineare unendlichdimensionale Systeme, modellbasierte Regelung mechatronischer Systeme.
Universität für Gesundheitswissenschaften, Informatik und Technik (UMIT), Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik, Eduard-Wallnöfer-Zentrum 1, 6060 Hall in Tirol, Österreich
Danksagung
Die Autoren danken GE Jenbacher GmbH & Co OG und der österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft für die Unterstützung des Projekts Nr. 857779, im Zuge dessen die in diesem Beitrag präsentierten Ergebnisse erarbeitet werden konnten.
©2017 Walter de Gruyter Berlin/Boston
