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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag January 31, 2014

Ertragsmaximierung eines katalytischen Festbettreaktors mit Hilfe eines modellprädiktiven Reglers und Zustandsschätzers

Yield maximization for a catalytic fixed-bed reactor using model predictive control and moving horizon state estimation
Sönke Rhein, Tilman Utz and Knut Graichen

Zusammenfassung

In diesem Beitrag wird der Entwurf eines modellprädiktiven Reglers und Zustandsschätzers für einen katalytischen Festbettreaktor vorgestellt. Das nichtlineare verteilt-parametrische Reaktormodell wird hierfür zunächst durch ein hochdimensionales Ersatzsystem gewöhnlicher Differentialgleichungen approximiert. Durch die geeignete Formulierung eines dynamischen Optimierungsproblems für den Regler wird eine Maximierung des Ertrags erreicht. Ein angepasstes Gradientenverfahren in Verbindung mit einer effizienten numerischen Integration erlaubt eine echtzeitfähige Implementierung des Konzepts.

Abstract

This paper presents the implementation of a model predictive controller (MPC) and a moving horizon estimator (MHE) for a catalytic fixed-bed reactor. For this, the nonlinear distributed parameter reactor model is first approximated by a high-dimensional system of ordinary differential equations. The maximization of the yield of the reactor is obtained by a suitable choice of the dynamic optimization problem for the MPC. A tailored gradient method in connection with an efficient numerical integration scheme is used for a solution in real-time of the dynamic optimization problems.

Erhalten: 2013-7-10
Online erschienen: 2014-1-31
Erschienen im Druck: 2014-2-28

©2014 Walter de Gruyter Berlin/Boston