Messung am Institut ELSYS

Modellbildung und Simulation des elektrischen Antriebsstrangs, Entwicklung von robusten Ansteuerkonzepten, modellbasierte Gesamtsystemoptimierung

Erklärtes Ziel der Forschung ist es, einerseits Energieeinsparungspotentiale und Dynamikverbesserungen durch optimale Ansteuerung mittels der modellbasierten prädiktiven Regelung (MPC) bei elektrischen Antrieben aufzuzeigen und andererseits nachgelagerte Systeme (z.B. Pumpen) ohne zusätzliche Sensorik im idealen Betriebspunkt zu betreiben. Des Weiteren sollen vorteilhafte Eigenschaften herausgearbeitet werden, die sich aus der Kombination von Modellbildung und der Gesamtsystembetrachtung ergeben.  

Die modellbasierte prädiktive Regelung wird in der chemischen Prozessindustrie schon seit mehreren Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt. Die Anwendung auf Systeme der Leistungselektronik und Antriebstechnik ist aufgrund der hohen Abtastraten und des daraus resultierenden hohen Rechenleistungsbedarfs dagegen neu und Gegenstand aktueller Forschung. Es ist vor allem wichtig, weitere Verbesserungen in der Modellbildung unter der Berücksichtigung realistischer Annahmen zu erzielen. Dies impliziert anwendungsnahe Forschung, welche die in der Theorie erarbeiteten intelligenten Regelungs- und Beobachtermodelle nutzt, den Übergang in die Anwendung durchführt und die Potentiale und Grenzen aufzeigt.

Die detaillierte Modellierung des zu regelnden Systems stellt einen zentralen Bestandteil der modellbasierten prädiktiven Regelung und Systemoptimierung dar, hier kann auf Forschungsergebnisse des Instituts zurückgegriffen werden. Insbesondere die bereits verifizierten Verlustmodelle verschiedener Maschinentypen aus vorherigen Forschungsprojekten finden hier Anwendung. So wird es möglich, die Betriebsverluste in das Gütekriterium der modellprädiktiven Regelung mit aufzunehmen und gezielt zu minimieren. Neben den Maschinenmodellen sind auch Modelle des Umrichters in verschiedenen Detaillierungsstufen vorhanden, mit deren Einsatz die Reduzierung der Umrichterverluste in den Leistungshalbleitern anwendungsnah erprobt wird. Die Modellierung der vollständigen Regelstrecke berücksichtigt hierbei auch mechanisch gekoppelte Systeme wie z.B. Pumpensysteme. Hierdurch kann ohne zusätzliche Sensorik eine Druck- oder Durchflussregelung erfolgen.