600 Technik, Technologie
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Die Zielsetzung des hier vorgestellten Projekts ist es, eine intelligente Steuerungsalgorithmik für Biogas-Blockheizkraftwerke (Biogas-BHKW) zu entwickeln und zu optimieren. Daran schließt sich eine Testphase an einer realen Biogasanlage an, an der die Algorithmik zu diesem Zweck in die Anlagensteuerung implementiert wird. Um beurteilen zu können inwieweit die Steuerungsalgorithmik einen Beitrag zur Entlastung von Stromnetzen leisten kann, wird für die Versuche neben dem elektrischen Bedarf des landwirtschaftlichen Betriebs, an dem die Anlage angesiedelt ist, zusätzlich die Residuallast des benachbarten Stromnetzes betrachtet. Diese basiert auf Daten vom nächstgelegenen Umspannwerk, die so skaliert werden, dass sie eine Siedlung repräsentieren, die von dem Biogas-BHKW der Anlage mitversorgt werden kann. Die Einbindung der Steuerungsalgorithmik in die Anlagensteuerung erfolgt über eine Kommunikationsstruktur mit einer Datenbank als zentraler Schnittstelle. Eine erste Versuchsreihe, bei der das Biogas-BHKW nach den Fahrplänen der intelligenten Steuerungsalgorithmik geregelt wird, zeigt vielversprechende Ergebnisse. Über die gesamte Versuchsreihe hinweg berechnet die Steuerungsalgorithmik zuverlässig neue Fahrpläne, die vom BHKW weitestgehend auch sehr gut umgesetzt werden. Zudem kann nachgewiesen werden, dass durch den Einsatz der Algorithmik das vorgelagerte Stromnetz entlastet wird.
Die bedarfsgerechte Steuerung dezentraler thermischer Energiesysteme, wie Kraft-Wärme-Kopplungs- (KWK-) Anlagen und Wärmepumpen, kann einen entscheidenden Beitrag zur Deckung bzw. Reduktion der Residuallast leisten und so für eine Verringerung der konventionellen Reststromversorgung und den damit einhergehenden Treibhausgasemissionen sorgen. Dafür wurde an der Hochschule Reutlingen in mehrjähriger Forschungsarbeit ein prognosebasierter Steuerungsalgorithmus entwickelt. Gegenstand dieses Beitrags bilden neben der Vorstellung eben jenes Steuerungsalgorithmus auch dessen praktische Umsetzungsvarianten: Eine auf einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) rein lokal ausführbare Version sowie eine Webservice-Anwendung für den parallelen Betrieb mehrerer Anlagen – ausgehend von einem zentralen Server. Erprobungen am KWK-Prüfstand der Hochschule Reutlingen bestätigen die zuverlässige Funktionsweise des Algorithmus in den verschiedenen Umsetzungsvarianten. Gleichzeitig wird der Vorteil der bedarfsgerechten Steuerung gegenüber dem, insbesondere im Mikro-KWK-Bereich standardmäßig vorliegenden, wärmegeführten Betrieb in Form einer Steigerung der Eigenstromdeckung von bis zu 27 % aufgezeigt. Neben der bedarfsgerechten Steuerung bedient der entwickelte Algorithmus zudem noch ein weiteres Anwendungsgebiet: Den vorhersagbaren KWK-Betrieb, der beispielsweise in Form täglicher Einspeiseprognose im Rahmen des Redispatch 2.0 eingefordert wird. Die Vorhersage des KWK-Betriebs ist dabei auf zwei Weisen möglich: Als erste Option kann der wärmegeführte Betrieb direkt über den Algorithmus abgebildet und prognostiziert werden. Eine andere Möglichkeit stellt wiederum die bedarfsgerechte Steuerung der Anlage dar; der berechnete optimale Fahrplan entspricht dabei gleichzeitig der Betriebsprognose des KWK-Geräts. Damit ist der entwickelte Steuerungsalgorithmus in der Lage, auf unterschiedliche Weisen zum Gelingen der Energiewende beizutragen.
The vast majority of state-of-the-art integrated circuits are mixed-signal chips. While the design of the digital parts of the ICs is highly automated, the design of the analog circuitry is largely done manually; it is very time-consuming; and prone to error. Among the reasons generally listed for this is often the attitude of the analog designer. The fact is that many analog designers are convinced that human experience and intuition are needed for good analog design. This is why they distrust the automated synthesis tools. This observation is quite correct, but this is only a symptom of the real problem. This paper shows that this phenomenon is caused by very concrete technical (and thus very rational) issues. These issues lie in the mode of operation of the typical optimization processes employed for the synthesizing tasks. I will show that the dilemma that arises in analog design with these optimizers is the root cause of the low level of automation in analog design. The paper concludes with a review of proposals for automating analog design
After more than three decades of electronic design automation, most layouts for analog integrated circuits are still handcrafted in a laborious manual fashion today. This book presents Self-organized Wiring and Arrangement of Responsive Modules (SWARM), a novel interdisciplinary methodology addressing the design problem with a decentralized multi-agent system. Its basic approach, similar to the roundup of a sheep herd, is to let autonomous layout modules interact with each other inside a successively tightened layout zone. Considering various principles of self-organization, remarkable overall solutions can result from the individual, local, selfish actions of the modules. Displaying this fascinating phenomenon of emergence, examples demonstrate SWARM’s suitability for floorplanning purposes and its application to practical place-and-route problems. From an academic point of view, SWARM combines the strengths of procedural generators with the assets of optimization algorithms, thus paving the way for a new automation paradigm called bottom-up meets top-down.
Purpose. To improve the efficiency of the closed-cycle operation of the field-orientation induction machine in dynamic behavior when load conditions are changing, considering the nonlinearities of the main inductance.
Methodology. The optimal control problem is defined as the minimization of the time integral of the energy losses. The algorithm observed in this paper uses the Matlab/Simulink, dSPACE real-time interface, and C language. Handling real-time applications is made in ControlDesk experiment software for seamless ECU development.
Findings. Adiscrete-time model with an integrated predictive control scheme where the optimization is performed online at every sampling step has been developed. The optimal field-producing current trajectory is determined, so that the copper losses are minimized over a wide operational range. Additionally, the comparison of measurement results with conventional methods is provided, which validates the advantages and performance of the control scheme.
Originality. To solve the given problem, the information vector on the current state of the coordinates of the electromechanical system is used to form a controlling influence in the dynamic mode of operation. For the first time, the formation process of controls has considered the current state and the desired future state of the system in the real-time domain.
Practical value. Apredictive iterative approach for optimal flux level of an induction machine is important to generate the required electromagnetic torque and to reduce power losses simultaneously.
Fabrikplanungsprozesse werden zunehmend durch räumlich und zeitlich verteilte Teams durchgeführt, die agiles Projektmanagement praktizieren. Voraussetzung für den Erfolg ist die Anwendung von Planungssystemen der Digitalen Fabrik sowie moderner Groupware zur Kommunikation, Koordination und Kooperation in den agilen Projektgruppen der jeweiligen Planungsphase. Es wird ein Konzept mit Implementierungshinweisen für einen zukunftsfähigen Fabrikplanungsprozess mit digitalen Systemen vorgestellt.