Modellreduktion und optimale Regelung nichtlinearer Strömungsprozesse

• Model reduction and optimal control of nonlinear flow processes

Pyta, Lorenz Matthias; Abel, Dirk (Thesis advisor); Sawodny, Oliver (Thesis advisor)

Aachen (2018)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2018

Kurzfassung

Die dynamische Beschreibung von Strömungsprozesse ist üblicherweise die nichtlineare partielle Differentialgleichung (PDE). Für die Beherrschung technischer Strömungen ist es notwendig, diese Prozesse dynamisch zu regeln. Im Fall einer modellbasierten Regelung sind die etablierten Ansätze, entweder die PDE über Modellreduktion zu reduzieren und den Regler auf Basis des reduzierten Modells zu entwerfen, oder direkt einen PDE-Regler zu bestimmen und diesen dann zu reduzieren. Hier treten vor allem zwei Probleme auf: Zum einen sind die Methoden der Modellreduktion nicht auf nichtlineare PDEs angepasst. Zum anderen werden in beiden Vorgehensweise die Schritte der Modellreduktion und des Reglerentwurfs voneinander separiert betrachtet. In dieser Arbeit werden daher neue Modellreduktionsmethoden vorgestellt, die - ohne die allgemeinere Verwendbarkeit zu beeinträchtigen - für Strömungsprozesse maßgeschneidert sind, und ein neues Regelungsverfahren präsentiert, welches einen optimalen Regler entwirft, der den Reglerentwurf auf PDE-Basis mit der Modellreduktion in einem einheitlichen Konzept zusammenführt.