Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Sensitivitätsanalyse zur Entwicklung robuster nichtlinearer Regelungsstrategien für energieeffiziente Pumpensysteme in der Gebäudewasserversorung
Typische Systeme in der Gebäudewasserversorgung bestehen aus einem oder mehreren Antriebsmotor-Pumpe-Einheiten, Speichervolumina beziehungsweise Druckausgleichsgefäßen, einem verzweigten Rohrleitungssystem sowie aus Wasserentnahmestellen für die an das System angeschlossenen Verbraucher. Für eine regelungsorientierte Beschreibung der Dynamik von Gebäudewasserversorgungssystemen ist es notwendig, mathematische Modelle zu nutzen, die möglichst in Echtzeit auswertbar sind. Hierzu werden die dynamischen Eigenschaften des Wasserversorgungssystems und der im Netzwerk enthaltenen Pumpe-Motor-Einheiten sowie etwaiger Speicherelemente und Druckausgleichsgefäße durch eine endlich-dimensionale Beschreibung in Form gewöhnlicher Differentialgleichungen dargestellt. Diese Beschreibung ergibt sich durch eine Überführung des Systems in eine verallgemeinerte Netzwerkdarstellung, in der sowohl laminare als auch turbulente Strömungseigenschaften sowie Speichereffekte und Trägheiten durch konzentrierte Bauelemente repräsentiert werden. Das zugehörige dynamische Systemmodell stellt den Ausgangspunkt für eine systematische Analyse des Gesamtsystems im Hinblick auf Parametersensitivitäten dar. Darüber hinaus bildet es die Grundlage für eine Umsetzung neuartiger nichtlinearer Steuerungs- und Regelungsansätze, welche die genannten Sensitivitäten zielgerichtet nutzen, um Störgrößen effizient zu kompensieren.
To characterize the dynamics of water supply systems in buildings, it is necessary to develop mathematical models which can preferably be evaluated in real time. For that purpose, generalized network models are employed in this paper. These models represent the dynamics of water supply systems as well as the dynamics of the embedded pump-motor units and hydraulic capacitances such as storage components in terms of finite-dimensional mathematical descriptions given by systems of ordinary differential equations. The complete model results from a generalized network representation of the water supply system in which laminar and turbulent flow resistances, storage effects, as well as fluid inertia are modeled by lumped equivalent circuit elements. The corresponding dynamic system model is the starting point for a systematic analysis of the overall water supply system with respect to parameter sensitivities. Moreover, this system model is the Basis for the implementation of novel nonlinear open-loop and closed-loop control approaches which exploit the above-mentioned sensitivities to compensate disturbances efficiently.
Sensitivitätsanalyse zur Entwicklung robuster nichtlinearer Regelungsstrategien für energieeffiziente Pumpensysteme in der Gebäudewasserversorung
Typische Systeme in der Gebäudewasserversorgung bestehen aus einem oder mehreren Antriebsmotor-Pumpe-Einheiten, Speichervolumina beziehungsweise Druckausgleichsgefäßen, einem verzweigten Rohrleitungssystem sowie aus Wasserentnahmestellen für die an das System angeschlossenen Verbraucher. Für eine regelungsorientierte Beschreibung der Dynamik von Gebäudewasserversorgungssystemen ist es notwendig, mathematische Modelle zu nutzen, die möglichst in Echtzeit auswertbar sind. Hierzu werden die dynamischen Eigenschaften des Wasserversorgungssystems und der im Netzwerk enthaltenen Pumpe-Motor-Einheiten sowie etwaiger Speicherelemente und Druckausgleichsgefäße durch eine endlich-dimensionale Beschreibung in Form gewöhnlicher Differentialgleichungen dargestellt. Diese Beschreibung ergibt sich durch eine Überführung des Systems in eine verallgemeinerte Netzwerkdarstellung, in der sowohl laminare als auch turbulente Strömungseigenschaften sowie Speichereffekte und Trägheiten durch konzentrierte Bauelemente repräsentiert werden. Das zugehörige dynamische Systemmodell stellt den Ausgangspunkt für eine systematische Analyse des Gesamtsystems im Hinblick auf Parametersensitivitäten dar. Darüber hinaus bildet es die Grundlage für eine Umsetzung neuartiger nichtlinearer Steuerungs- und Regelungsansätze, welche die genannten Sensitivitäten zielgerichtet nutzen, um Störgrößen effizient zu kompensieren.
To characterize the dynamics of water supply systems in buildings, it is necessary to develop mathematical models which can preferably be evaluated in real time. For that purpose, generalized network models are employed in this paper. These models represent the dynamics of water supply systems as well as the dynamics of the embedded pump-motor units and hydraulic capacitances such as storage components in terms of finite-dimensional mathematical descriptions given by systems of ordinary differential equations. The complete model results from a generalized network representation of the water supply system in which laminar and turbulent flow resistances, storage effects, as well as fluid inertia are modeled by lumped equivalent circuit elements. The corresponding dynamic system model is the starting point for a systematic analysis of the overall water supply system with respect to parameter sensitivities. Moreover, this system model is the Basis for the implementation of novel nonlinear open-loop and closed-loop control approaches which exploit the above-mentioned sensitivities to compensate disturbances efficiently.
Sensitivitätsanalyse zur Entwicklung robuster nichtlinearer Regelungsstrategien für energieeffiziente Pumpensysteme in der Gebäudewasserversorung
Rauh, Andreas (Autor:in) / Senkel, Luise (Autor:in) / Dittrich, Christina (Autor:in) / Aschemann, Harald (Autor:in)
VDI/VDE Fachtagung Mechatronik, 2011 ; 315-320
2011
6 Seiten, 6 Bilder, 1 Tabelle, 6 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
| British Library Conference Proceedings | 2006
| Springer Verlag | 2017
Auslegung und Simulation photovoltaischer Wechselstrom-Pumpensysteme
| UB Braunschweig | 1995
Regelungsstrategien bei Mischwasserzufluss
| British Library Online Contents | 2000