Bernd-Markus Pfeiffer

Modellbasierte prädiktive Regelung in der industriellen Praxis Industrial Application of Model Predictive Control

Modellbasierte prädiktive Regelungen (MPC) haben sich in der Prozessindustrie zur Standard-Technologie für die Lösung anspruchsvoller Mehrgrößen-Regelungsaufgaben entwickelt. Der vorliegende Beitrag erläutert Grundlagen, Anwendungseigenschaften und Ursachen für den industriellen Erfolg von MPC, gibt eine Übersicht über Aufbau und Funktionen kommerziell verfügbarer MPC-Programmsysteme und zeigt aktuelle Entwicklungstrends auf. Model Predictive Control (MPC) is widely used in the process industries to solve challenging multivariable constrained control problems. The paper explains reasons for the industrial success of MPC and describes the structure and functionalities of commercially available MPC packages. Finally, current trends of the industrial application of MPC are discussed.

Selbsteinstellende klassische Regler mit Fuzzy-Logik

Selftuning of classical PI-controllers for processes without known mathematical models is achieved by applying heuristic fuzzy rules. Step changes of the reference input are used to assess control performance in terms of overshoot, rise time and settling time of the step response. Similar to the strategy of an experienced plant operator, a fuzzy logic «supervision and tuning module» can conclude from these features, which changes of the controller parameters will improve control behaviour. The concept was tested in simulation series with Matlab/Simulink. Results show the benefits of the proposed fuzzy tuning module applied to 8 different simulated test plants

Flachheitsbasierte Steuerstrategien für Batch-Reaktoren (Flatness based Feedforward Control Strategies for Batch Reactors)

Abstract Mit Hilfe der Flachheitsanalyse nichtlinearer dynamischer Systeme wird es erstmals möglich, eine geschlossene analytische Formel zur Berechnung von Steuertrajektorien für Batch-Reaktoren direkt aus den verfahrenstechnischen Spezifikationen des Reaktors herzuleiten. Bisher wurde diese Theorie nur dazu genutzt, spezielle Lösungen für eine einzelne Anwendung zu finden. Jetzt ist es erstmals gelungen, eine im Rahmen von Prozessleitsystemen breit einsetzbare Lösung für eine große Klasse von Chemie-Reaktoren zu finden. Die in der Praxis geforderte Robustheit wird durch Kombination mit einem Trajektorien-Folgeregler erreicht.

Symbolische Analyse und Synthese von Fuzzy-Reglern durch Transformationen zwischen unscharfer und scharfer Darstellung

Analytical formulas for the transfer characteristic of several SISO-fuzzy-controllers are developped using a computer-algebra-system. Different formulations of the linguistic output variables and different inference methods can be compared with respect to their impact on control characteristic. The CoS-(Center of Singletons-)defuzzification strategy using singletons as output attributes, that is already frequently used in practice, is theoretically supported. The example of a fuzzy-PI-controller with two input variables shows application of the proposed method to the systematic design of fuzzy-controllers.