Bearbeiter: W. Müller
Kooperation: F. Allgöwer, M. Storz (Universität Stuttgart, Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik), H.W. Knobloch, D. Flockerzi (Universität Würzburg)
Beschreibung der Forschungsarbeit:
Das Ziel der Forschungen bestand in der Modellierung und Analyse strukturierter
Systeme, wie sie vornehmlich in der chemischen Verfahrenstechnik auftreten.
Entsprechend einem von E.D. Gilles und Mitarbeitern am Institut für
Systemdynamik und Regelungstechnik der Universität Stuttgart entwickelten
Konzept wird eine reproduzierbare Qualität der Endprodukte in komplexen
verfahrenstechnischen Produktionsprozessen mit Hilfe einer Prozeßführung
gewährleistet, die in einer hierarchischen Struktur nach zentral vorgegebenen
Kriterien durch lokale Feedback-Steuerungen in den Teilprozessen eine
Linearisierung des Input--Output--Verhaltens der vorwiegend stark nichtlinearen
Teilprozesse erzwingt. Da in der Regel nicht alle Zustandsgrößen einer Messung
zugänglich sind, kann diese Strategie nur asymptotisch realisiert werden, und
zwar mit Hilfe eines ,,Beobachters``, der Schätzungen für die nicht meßbaren
Zustandsgrößen berechnet. Neue, von H.W. Knobloch und Mitarbeitern an der
Universität Würzburg gewonnene Ergebnisse zur Theorie nichtlinearer Beobachter
[1] gestatten nun einerseits größere Freiheiten bei der Konstruktion des
Beobachters und bieten andererseits zusätzlich die Möglichkeit, gewisse
Klassen von Störtermen in den Prozeßgleichungen zu identifizieren und damit
ihrem Einfluß entgegenzuwirken. An Hand eines konkreten Modellproblems
aus der chemischen Verfahrenstechnik, einer exothermen Folgereaktion 
in einem kontinuierlich durchflossenen Rührkessel--Reaktor, wurden die
verschiedenen Möglichkeiten dieses Zugangs im Detail diskutiert sowie
verschiedene Strategien zur effektiven Konstruktion der nichtlinearen Beobachter
vorgeschlagen und auf der Basis einer Vielzahl numerischer Simulationsrechnungen
bewertet.
Dabei betrafen die im Berichtszeitraum durchgeführten Untersuchungen vor allem
das Problem der Identifizierung und asymptotischen Kompensation von Störtermen,
die durch sogenannte ,,Exosysteme`` beschrieben werden. Insbesondere konnte
nachgewiesen werden, daß es mit den betrachteten Methoden möglich ist,
periodische Störungen mit unbekannter Periode, Amplitude und Phase zu
identifizieren und ihren Einfluß zu eliminieren.
Die erhaltenen Ergebnisse wurden in [2] dargestellt.
Förderung: DFG, Schwerpunktprogramm ,,Anwendungsbezogene Optimierung und Steuerung``
Projektliteratur: