[Back]

M. Kozek, L. Bitschnau:
"FFG Zwischenbericht zum Projekt Optimierte Prozessführung von kontinuierlichen Banddurchlauföfen bei transienten Betriebsbedingungen";
Report for FFG; 2009; 15 pages.

Bei Banddurchlauföfen ist die Einhaltung eines vorgegebenen Temperaturprofils wesentlich für die Produktqualität des Stahlbandes. Bei Änderungen der Bandqualität oder der Betriebsparameter kommt es jedoch zu erheblichen transienten Abweichungen. Daher ist eine optimale dynamische Anpassung der Brennerleistungen bei bekannten Parametern des neu einlaufenden Bandes gesucht. Im vorliegenden Projekt soll ein modellbasierter prädiktiver Regler (MPC) diese Aufgabe optimal lösen. Ein MPC kann die vorhandenen Stellgrößensättigungen, Totzeiten, Kopplungen zwischen Ein- und Ausgangsgrößen, stochastische Störungen sowie Nichtlinearitäten berücksichtigen und das vorgegebene Temperaturprofil auch bei transienten Betriebszuständen einhalten. Ein vorhandenes Modell des Durchlaufofens soll zu diesem Zweck adaptiert und validiert werden. Aufbauend auf diesem Modell sollen verschiedene Konzepte der prädiktiven Regelung umgesetzt und verglichen werden. Dabei wird schrittweise von einfachen linearen Konzepten zu komplexeren und nichtlinearen Konzepten vorgegangen. Eine adaptive Erweiterung zur Schätzung unsicherer Prozessparameter ist ebenfalls im Projekt vorgesehen. Die einzelnen Regelkonzepte sollen anhand von Simulationen verglichen und bewertet werden, und schließlich sollen an einer realen Anlage die meistversprechenden Konzepte implementiert und optimiert werden. Als Endergebnis soll eine funktionsfähige Automatisierung einer Produktionsanlage als Prototyp vorliegen. Durch die optimierte Prozessführung steht dem Kunden auch bei transienten Betriebszuständen die bestmögliche Produktqualität bei hohem Durchsatz und minimalem Energieaufwand zur Verfügung. Darüber hinaus kann anhand des zu entwickelten Simulationsmodells die Anlage konstruktiv optimiert werden.