Ein Konzept zur Wirkungsgradoptimierung von Einzylinder-Dieselgeneratoren mittels Optimalsteuerung und Extremum-Seeking

• Published in: Forschung im Ingenieurwesen Vol. 81; no. 4; pp. 421 - 435
• Main Authors: Popp, Johannes, Deutscher, Joachim
• Format: Journal Article
• Language: German
• Published: Berlin/Heidelberg Springer Berlin Heidelberg 01.12.2017; Springer Nature B.V
• Subjects: Computer simulation; Engineering; Mechanical Engineering; Originalarbeiten/Originals
• ISSN: 0015-7899; 1434-0860
• DOI: 10.1007/s10010-017-0251-z

Zusammenfassung In diesem Beitrag wird ein Konzept zur Wirkungsgradoptimierung hybrider Energiesysteme vorgestellt, welches insbesondere eine hochdynamisch vorgebbare Trajektorie des momentenbildenden Generatorstroms sowie während der Systemdimensionierung wählbare Konstruktionsparameter als Optimierungsfreiheitsgrade berücksichtigt. Das zweistufige Vorgehen wird anhand des Versuchssystems eines Einzylinder-Dieselgenerators veranschaulicht. Zuerst erfolgt die Ableitung eines modellbasierten Optimalsteuerungsproblems und dessen numerische Lösung. Dieser Ansatz dient zur Bestimmung einer optimalen Betriebsstrategie sowie Maschinendimensionierung und ermöglicht die Analyse der hochdynamisch vorgebbaren Stromtrajektorie. Im zweiten Schritt folgt die Diskussion der Probleme, welche bei der Übertragung der Steuerung auf eine reale Maschine auftreten. Diesbezüglich wird ein modellfreies Echtzeitoptimierungskonzept basierend auf Extremum-Seeking vorgestellt. Die Wirksamkeit sowohl des modellbasierten als auch des modellfreien Ansatzes wird anhand von Simulations- und Messergebnissen demonstriert.