Prädiktive Regelung mit linearen Prozeßmodellen im Zustandsraum:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI Verl.
1996
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| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 8]
560 Berichte aus dem Institut für Regelungstechnik, RWTH Aachen |
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| adam_text | Titel: Prädiktive Regelung mit linearen Prozeßmodellen im Zustandsraum
Autor: Krauss, Peter
Jahr: 1996
BERICHTE AUS DEM INSTITUT FÜR REGELUNGSTECHNIK RWTH AACHEN Dipl.-Ing. Peter Krauss, Aachen Prädiktive Regelung mit linearen Prozeßmodellen im Zustandsraum Fortschritt-Berichte VDI Reihe 8 : Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik Nr. VW VERLAG
Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Lineare zeitdiskrete Prozeßmodelle 6 2.1 Allgemeines.......................... 6 2.2 Modellbildung......................... 9 2.2.1 Arten der Modellbildung............... 9 2.2.2 Parametrische Identifikation von SISO-Prozessen . 10 2.2.3 Parametrische Identifikation von MIMO-Prozessen 17 2.3 Modelle gestörter Prozesse.................. 19 2.3.1 Störmodelle...................... 19 2.3.2 ARIMAX-Prozeßmodell............... 25 2.3.3 Gauß-Markov Eigenschaften............. 27 2.4 Gauß-Markov Prozeßmödell mit integriertem Rauschanteil 30 3 Lineare prädiktive Regelung im Zustandsraum 34 3.1 Grundprinzipien Modellgestützter Prädiktiver Regelungen 34 3.2 Prädiktives Regelgesetz im Zustandsraum......... 40 3.2.1 J-Schritt Prädiktion................. 40 3.2.2 Gütefunktional.................... 44 3.2.3 Stellgrößenansatz................... 46 3.2.4 Kostenminimierung ohne Nebenbedingungen ... 48 3.2.5 Erweiterungen für Mehrgrößenprozesse....... 51 3.3 Untersuchung der Einstellparameter............ 54 4 Zustandsbeobachter 63 4.1 Allgemeines.......................... 63 4.2 Beobachter im prädikiven Regelkreis............ 68
Inhaltsverzeichnis 4.3 Beobachterentwurf mittels T-Polynomfilter ........ 70 4.3.1 Beschreibung im Zustandsraum........... 70 4.3.2 Einstellregeln für das T-Polynom.......... 76 4.4 Kalman-Filterentwurf.................... 81 4.4.1 Herleitung des Filteralgorithmus.......... 81 4.4.2 Varianzverhältnismatrix als Einstellparameter ... 86 4.4.3 Kalman-Filter in prädiktiven Regelungsverfahren . 89 5 Stellgrößenoptimierung mit Nebenbedingungen 92 5.1 Quadratische Optimierung mit linearen Ungleichungsbedingungen ........................... 92 5.2 Optimierung für ausgewählte Stellhorizonte........100 5.3 Optimierung für schaltende Stellglieder...........104 6 Erprobung 107 6.1 Erprobung an einem Kunstoffextrudermodell.......107 6.1.1 Kunstoffextrudermodell...............107 6.1.2 Reglereinstellung...................109 6.1.3 Vergleich mit einem PID-Regler...........112 6.1.4 Berücksichtigung nichtbeinflußbarer Eingangsgrößen 113 6.2 Erprobung an einem Thixoforming-Modellprozeß.....115 6.2.1 Thixoforming-Modellprozeß.............115 6.2.2 Prädiktiver Geschwindigkeitsregler.........117 7 Zusammenfassung 121 8 Anhang 124 8.1 Bezeichnungen ........................124 8.2 Algorithmen..........................129 Literaturverzeichnis 132
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