Model based control and energy efficiency optimization of a pasteurization pilot plant

Abstract

Diese Arbeit beschäftig sich mit einer neuen Regelungsstrategie für Pasteurisationsanlagen und einem Optimierungsalgorithmus zur Steigerung der Energieeffizienz. Die Regelung wurde durch einen Zwei-Freiheitsgrad-Regler mit flachheitsbasierte Vorsteuerung unter Verwendung von lokalen Modellen realisiert. Dadurch konnte eine ähnlich gute Regler-Performance erreicht werden, wie mit derzeit etablierten Regelungsstrategien, basierend auf neuronalen Netzwerken oder dynamischer Matrix-Regelung (DMC). Der Vorteil der präsentierten Regelung liegt im dem vergleichsweise geringen Identifikationsaufwand. Auch zeigt sich der Regler robust gegen¨uber Modellierungfehlern von bis zu 50%. Für die Energieeffizienz-Optimierung wurde ein Chemotaxis-Algorithmus entworfen, welcher das Betriebsoptimum on-line finden kann. Weiter kann der Algorithmus das Optimum verfolgen, sollte es sich durch z.B.<br />Ablagerungen in der Wärmetauschern verschieben.<br />

In this work a new control strategy for a pasteurization plant as well as an optimization algorithm for the energy efficiancy are presented. The control strategy is realised by a local model based controller with a 2DoF - flatness based feed forward control. This grants stateof-the-art control performance, with little identification effort, compared to other established control strategies like dynamic matrix control (DMC) or neuronal networks. The results also show that the controller is robust against identification errors up to 50%.<br />The goal of the optimisation is to recuperate as much energy from the outgoing product as possible. Therefore a chemo taxis algorithm has been designed to cope with effects that change over time, like fouling in the heat exchangers.