Das Buch "Developments in Model-Based Optimization and Control" bietet eine umfassende Untersuchung von Optimierungsmethoden, die als Werkzeuge für Entscheidungsfindung und Steuerung in Situationen mit Modellunsicherheit dienen. Es richtet sich insbesondere an Ingenieure und Fachleute im Bereich der automatischen Regelungstechnik und behandelt alle relevanten Komponenten, einschliesslich der Analyse dynamischer Systeme, Identifikationsprobleme und das Design von Rückkopplungssteuerungen. Die Autoren nutzen optimierungsbasierte Formulierungen, um klassische Ziele des Feedback-Designs wie Stabilität, Leistung und Machbarkeit zu erreichen, und setzen dabei auf die bewährte Methode der prädiktiven Regelung oder der Rückblick-Optimierung. Das Buch ist in fünf Teile gegliedert, die eine Vielzahl von Themen abdecken, darunter die Komplexität und Struktur in der modellprädiktiven Regelung, kollaborative und verteilte MPC sowie Anwendungen in Bioprozessen und Energiemanagement.
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Das Buch "Heat Pump Controls to Exploit the Energy Flexibility of Building Thermal Loads" bietet eine umfassende Analyse von Steuerungsstrategien, die speziell für Wärmepumpen entwickelt wurden, um die Energieflexibilität in Gebäuden zu erhöhen. Es behandelt sowohl einfache regelbasierte Steuerungen (RBC) als auch fortschrittliche modellprädiktive Steuerungen (MPC). Die Autoren, Thibault Péan, präsentieren die Ergebnisse von Simulationen und experimentellen Tests, die die Wirksamkeit dieser Steuerungsansätze vergleichen. Das Buch geht detailliert auf die verschiedenen Schritte ein, die bei der Entwicklung und Feinabstimmung der Steuerungen erforderlich sind, und beleuchtet die Herausforderungen und Vorteile der beiden Ansätze in Bezug auf die Effizienz des Wärmepumpenbetriebs, Strompreise, Emissionswerte und den Komfort der Nutzer. Durch die Verbindung von theoretischen Konzepten der fortschrittlichen Regelungstechnik mit praktischen Anforderungen bietet dieses Fachbuch wertvolle Einblicke in innovative Steuerungsstrategien für das Energiemanagement in Gebäuden.
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Das Buch "Model Predictive Control" bietet eine umfassende Analyse der Modellprädiktiven Regelung (MPC), die sich in den letzten Jahren als bevorzugte Steuerungsstrategie für zahlreiche Prozesse etabliert hat. Die Autoren, die international anerkannt sind, beleuchten sowohl die theoretischen als auch die praktischen Aspekte von prädiktiven Reglern. Ein zentrales Merkmal von MPC ist die Fähigkeit, mit Einschränkungen und multivariablen Prozessen umzugehen, was es zu einer intuitiven Lösung für die Prozessregelung im Zeitbereich macht. In diesem Werk werden die am häufigsten verwendeten MPC-Strategien, insbesondere die Generalisierte Prädiktive Regelung (GPC), detailliert beschrieben. Die Analyse umfasst die theoretischen Eigenschaften sowie die praktischen Implementierungsfragen, wobei Themen wie multivariable MPC, die Handhabung von Einschränkungen sowie Stabilitäts- und Robustheitseigenschaften eingehend behandelt werden.
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Das Buch "Optimal Control of Pumped Storage Power Plants" bietet eine umfassende Analyse der Anwendung optimaler Steuerungsstrategien für Pumpspeicherkraftwerke (PSPPs). Es behandelt vier zentrale Aspekte: die optimale stationäre Betriebsführung, die optimale Leistungsregelung, die optimale Abschaltung der Anlage sowie die optimale Marktoperation im Elektrizitätssektor. Zu Beginn wird ein detailliertes und recheneffizientes Modell der Anlage entwickelt, das als Grundlage für die weiteren Untersuchungen dient. Besonderes Augenmerk liegt auf heterogenen Anlagen, die sowohl Festdrehzahl- als auch variabel drehzahlgeregelte Generatoren kombinieren. Die Leistungsregelung erfolgt durch eine nichtlineare modellprädiktive Steuerungsstrategie, die eine stationäre Optimierung für quasi-stationären Betrieb, einen modellprädiktiven Regler (MPC) für optimale Regelungsleistung und einen erweiterten Kalman-Filter (EKF) zur Schätzung nicht messbarer Zustände und Parameter umfasst. Simulationen zeigen, dass diese Steuerungsstrategie eine schnelle Anpassung an Sollwertänderungen ermöglicht und gleichzeitig die sichere Betriebsführung der Anlage gewährleistet, indem alle Systembeschränkungen im MPC systematisch berücksichtigt werden.
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