Entwurf, Test und Analyse adaptiver Regelungsstrategien für einen nichtlinearen totzeitbehafteten technischen Prozess

Transkript

1 Faultät Informati Institut für angewandte Informati- Professur Technische Informationssysteme Vorstellung der Diplomarbeit: Entwurf, Test und Analyse adaptiver Regelungsstrategien für einen nichtlinearen totzeitbehafteten technischen Prozess Burhard Hensel Dresden,

2 Inhalt. Aufgabenstellung 2. Grundlagen zu adaptiven Reglern Faultät Informati Institut für angewandte Informati- Professur Technische Informationssysteme 3. Erste Simulationsergebnisse 4. Zusammenfassung und Ausblic Folie 2 von 24

3 Aufgabenstellung Folie 3 von 24

4 Aufgabenstellung Prinzip der Anlage Folie 4 von 24

5 Aufgabenstellung Prozess: Sprungantworten Eingansgrößen-Sprung bei t=0 von P=0 auf P=Endwert Folie 5 von 24

6 2 Grundlagen zu adaptiven Reglern Folie 6 von 24

7 2 Grundlagen zu adaptiven Reglern Adaptive Regler im Allgemeinen Folie 7 von 24

8 2 Grundlagen zu adaptiven Reglern Beispiel für das Verhalten eines Regelreises mit adaptivem Regler rot: Regelgröße Istwert, hier zeitdisret! blau: Führungsgröße Sollwert TU Dresden, Folie 8 von 24

9 2 Grundlagen zu adaptiven Reglern Indirete adaptive Regler self-tuning controllers Folie 9 von 24

10 2 Grundlagen zu adaptiven Reglern Parameterlineares Prozessmodell für die Methode der leinsten Parameterschätzung Fehleruadrate : Differenzengleichung ] ] ] ] ] 0 b n a n n d u b d u b n y a y a y b a = L L = ] ] ] ] 0 a n n d u n y y b b a a y b a M L L Folie 0 von 24 y] Regelgröße u] Stellgröße d Totzeit b] n d u d u M

11 2 Grundlagen zu adaptiven Reglern Parameterschätzung 2 Probleme: a L a b L b y ] = n 0 a n b y ] M y na ] u d] M u d nb ] y] Regelgröße u] Stellgröße d Totzeit Totzeit d muss beannt sein, wird nicht geschätzt Anzahl der Parameter n a, n b muss im Voraus festgelegt werden Anfangswerte für Parameter - Möglicheiten: Vermutung im Voraus nutzen Experiment beim Anschalten auto-tuning Null oder zufällige Werte Folie von 24

12 2 Grundlagen zu adaptiven Reglern Totzeitbestimmung Einige Ansätze:. Totzeit im Voraus schätzen, Regler hinreichend robust entwerfen 2. Totzeit online aus Bandgeschwindigeit berechnen Folie 2 von 24

13 2 Grundlagen zu adaptiven Reglern Totzeitbestimmung 2 Weitere Ansätze: 3. Totzeit mittels Experiment am Anfang schätzen Auto-Tuning, Sprungantwort 4. Pro möglicher Totzeit disret, z.b. d=0 30 ein eigener Parameter- Schätzer, den mit geringster Abweichung zur Realität verwenden 5. Erweitertes Modell y ] = a y ] L an y na ] + b0u dmin ] + L+ bn + d d u dmax a b max min n b ] Folie 3 von 24

14 2 Grundlagen zu adaptiven Reglern Häufige Ansätze für den automatischen Reglerentwurf Polvorgaberegler besser Polvorgaberegler besser model following Übertragungsfuntion des geschlossenen Kreises: ] ] = + = A B G B H A T B w y m d d d Folie 4 von 24 Minimierung einer Kostenfuntion, z. B. ] + A G B H A w m d { } 2 ] 2 ] ] u d w d y E J ρ =

15 3 Erste Simulationsergebnisse TU Dresden, Folie 5 von 24

16 3 Erste Simulationsergebnisse Beispiel für MATLAB /Simulin -Regelreis Folie 6 von 24

17 3 Erste Simulationsergebnisse Beispiel Minimum variance control blau: Regelgröße grün: Führungsgröße Störung am Prozessausgang = 0 Folie 7 von 24

18 3 Erste Simulationsergebnisse Beispiel Minimum variance control. Marierung: Zeitonstanten und Verstärungsfator ändern sich 2. Marierung: Totzeit und Verstärungsfator ändern sich blau: Regelgröße grün: Führungsgröße Folie 8 von 24

19 3 Erste Simulationsergebnisse Beispiel Auto-tuning Dynamic Matrix Control Prozessmodell nur nach Anfangsexperiment geschätzt, danach als onstant betrachtet. Marierung: Zeitonstanten und Verstärungsfator ändern sich 2. Marierung: Totzeit und Verstärungsfator ändern sich blau: Regelgröße grün: Führungsgröße Folie 9 von 24

20 3 Erste Simulationsergebnisse Beispiel Minimum variance control Problem mit persistent excitation lange onstante Regelgrößenwerte sind ungünstig bei exponentiellem Vergessen Persistent excitation notwendig blau: Regelgröße grün: Führungsgröße Folie 20 von 24

21 4 Zusammenfassung und Ausblic Folie 2 von 24

22 4 Zusammenfassung und Ausblic Zusammenfassung Grundonzept adaptiver Regler einige Probleme Schätzung der Totzeit wechselnde Totzeit persistent excitation Folie 22 von 24

23 4 Zusammenfassung und Ausblic Ausblic Regler implementieren Simulationen Vergleiche Diplomarbeit schreiben Folie 23 von 24

24 Fragen? Folie 24 von 24