Regelungstechnik
Kurzfassung
Robuste und zielgenaue Regelung von Systemen
Wir unterstützen unsere Kunden bei der regelungstechnischen Analyse von Systemen, entwerfen Steuerungen sowie Regler und testen diese mit xiL-Verfahren. Dabei entstehen z.B. PID-Regelkreise, Mehrgrößenregler mit Gain-Scheduling oder modellbasierte prädiktive Regler.
Betriebsstrategie und Regelung
Entwicklung von Reglern und optimaler Betriebsführung
Wir liefern zu Simulationsmodellen passende Betriebsstrategien und Regler. Unter dieser Voraussetzung können unsere Kunden oder wir Systeme und Regler dynamisch und an vielen Betriebspunkten analysieren. Gleichzeitig können dadurch verschiedene Regelungsmethoden und -schemata frühzeitig getestet werden. So ist es möglich, schon während der Konzeptphase die Systeme inklusive der Regelungstechnik zu bewerten. Die Regelungsentwicklung kann fortlaufend mit der Produktentwicklung stattfinden.
Ebenso liefern wir unseren Kunden modellbasierte Regler – also Regler, die Simulationsmodelle direkt beinhalten. Hierzu können, je nach Anwendungsfall, vereinfachte physikalische Modelle oder datenbasierte Modelle genutzt werden. Abhängig von den jeweiligen Anforderungen wählen wir angemessene Modelle und Algorithmen aus. Ein geeignetes Modell kann beispielsweise ein Machine-Learning-Modell zur Online-Berechnung optimaler stationärer Betriebspunkte sein, ein passender Algorithmus eine Optimalsteuerung/Nonlinear-Model-Predictive-Control (NMPC) zur Optimierung dynamischer Trajektorien.
Die von uns entwickelten Regler und Betriebsstrategien stellen wir unseren Kunden entweder als FMU zur Verfügung, oder wir implementieren sie direkt in Simulations- und Entwicklungsumgebungen wie beispielsweise Simulink, Labview, Dymola oder Python.
Unsere Regler, Betriebsstrategien und Regelungssoftware kommen auch an unseren eigenen Prüfständen zum Einsatz. Auf die Weise können wir sie fortlaufend testen und verbessern.
Abbildung 1: Modellbasierte Betriebsstrategie: Der optimale Hochdruck für ein CO2-System wird betriebspunktabhängig aus tausenden stationären Simulationen berechnet und mithilfe eines neuronalen Netzes für die Regelungsapplikation abgebildet
Regelungstechnische Systemanalyse
Analyse von Nichtlinearität, Zeitkonstanten und Wechselwirkungen
Unsere Regelungsentwicklung basiert auf einer simulations- oder messdatenbasierten Systemanalyse, die das System stationär und dynamisch charakterisiert. Zur Analyse verwenden wir zeit- und frequenzbasierte Methoden, beispielsweise Relative Gain Arrays, FOTD-Ersatzmodelle oder Bode-Diagramme. Hierzu bieten wir auch das Add-On „Control Oriented Analysis“ für unser hauseigenes Softwarepaket MoBA Automation an. Mit Hilfe dieser Analyse können wir, gemeinsam mit unseren Kunden, sinnvolle Regelungsmethoden auswählen (z.B. lineare Regler, Gain-Scheduling, Entkopplungsregler, Vorsteuerungen, modellbasierte Regler).
Abbildung 2: Regelungstechnische Systemanalyse: automatisierte Bestimmung von Verstärkungen, Zeitkonstanten und Regelparametern anhand von Simulations- oder Messdaten
