Systemidentifikation eines hydrodynamischen Retarders und Diskussion potentieller Regelkonzepte

Kurzfassung

Zur Erforschung der nachhaltigen Bereitstellung von Wärmeenergie durch die Umwandlung von Windenergie baut das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine Aerothermische Pilotanlage (ATPA) auf. Diese setzt sich in erster Linie aus einer Windenergieanlage (WEA) und einem hydrodynamischen Retarder zusammen. Die Regelung der WEA wird mittels des, vom Retarder erzeugen Bremsmoment bewerkstelligt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Ansätze der Systemidentifikation zur Ermittlung eines dynamischen Modells des Retarders aus Messdaten untersucht. Die nichtlineare Charakteristik der Strömungsmaschine stellt eine Herausforderung für lineare Methoden wie ARX- und Zustandsraummodelle dar, die Dynamik hinreichend zu erfassen. Daher wurden zusätzlich verschiedene nichtlineare Systemidentifikationstechniken implementiert oder auf ihre Eignung zur Verbesserung der Modellgüte untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden genutzt, um eine Reihe von linearen und nichtlinearen Regelungstechniken, darunter die klassische PID-Regelung, MPC und LPV-Regelung, hinsichtlich ihres praktischen Nutzens für die Automatisierung der ATPA zu bewerten.