Wie lassen sich simulationsbasierte Regelungsmodelle für unterschiedliche Anlagentypen optimieren?

1 Was ist simulationsbasierte Regelung?

Die simulationsbasierte Regelung ist eine Methode zum Entwerfen und Implementieren von Regelungsstrategien für Systeme, die durch Simulationen modelliert werden. Simulationen sind mathematische Darstellungen der physikalischen Prozesse und Verhaltensweisen der Systeme, wie z. B. Wärmeübertragung, Flüssigkeitsströmung oder Stromerzeugung. Die simulationsbasierte Regelung verwendet Simulationen, um die zukünftigen Zustände und Leistungen der Systeme vorherzusagen, und passt dann die Steuereingänge entsprechend an, um die gewünschten Ziele zu erreichen, wie z. B. die Minimierung des Energieverbrauchs, die Maximierung des Komforts oder die Gewährleistung der Zuverlässigkeit.

2 Warum simulationsbasierte Regelung?

Die simulationsbasierte Regelung hat mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Regelungsmethoden, wie z.B. regelbasierter oder rückgekoppelter Regelung. Erstens kann die simulationsbasierte Regelung die Nichtlinearitäten, Unsicherheiten und Wechselwirkungen der Systeme berücksichtigen, die oft nur schwer durch einfache Regeln oder Gleichungen zu erfassen sind. Zweitens kann die simulationsbasierte Regelung die Steuereingaben über einen langen Zeithorizont optimieren, anstatt auf aktuelle oder vergangene Zustände der Systeme zu reagieren. Dies kann zu proaktiveren und effizienteren Kontrollmaßnahmen führen. Drittens kann die simulationsbasierte Regelung mehrere und widersprüchliche Ziele bewältigen, wie z. B. das Gleichgewicht zwischen Energieeinsparungen und Insassenkomfort oder die Reduzierung von Emissionen und Kosten.

5 Wie kann die Optimierungsmethode für verschiedene Arten von Einrichtungen angepasst werden?

Verschiedene Arten von Einrichtungen können unterschiedliche Eigenschaften, Ziele und Einschränkungen haben, die eine entsprechende Anpassung der Optimierungsmethode erfordern können. In Gebäuden kann das Simulationsmodell beispielsweise Wärme-, Beleuchtungs- und Lüftungssysteme mit dem Optimierungsziel umfassen, den Energieverbrauch zu minimieren und gleichzeitig den Komfort der Bewohner und die Raumluftqualität aufrechtzuerhalten. Zu den Einschränkungen können Wetterbedingungen im Freien, Bauvorschriften und Vorlieben der Bewohner gehören. Die Optimierungsmethode sollte die Stochastizität und Variabilität von Energienachfrage und -angebot sowie die menschlichen Faktoren und Verhaltensweisen der Bewohner berücksichtigen. In Industrieanlagen kann das Simulationsmodell Produktions-, Transport- und Lagersysteme mit dem Optimierungsziel der Maximierung der Produktivität bei gleichzeitiger Minimierung von Kosten und Emissionen umfassen. Zu den Einschränkungen können Prozessspezifikationen, Gerätebeschränkungen und Marktbedingungen gehören. Die Optimierungsmethode sollte in der Lage sein, die Nichtlinearitäten und Wechselwirkungen der Prozesse sowie die Unsicherheiten und Störungen der Ein- und Ausgänge zu bewältigen. Schließlich kann das Simulationsmodell in intelligenten Netzen Erzeugungs-, Übertragungs- und Verteilungssysteme mit dem Optimierungsziel umfassen, Angebot und Nachfrage auszugleichen und gleichzeitig Zuverlässigkeit und Stabilität zu gewährleisten. Zu den Einschränkungen können physikalische Gesetze, Netzwerktopologie und Betriebsregeln gehören. Die Optimierungsmethode soll in der Lage sein, die Dynamik und Komplexität des Energiesystems sowie die Koordination und Kommunikation von Agenten und Geräten zu bewältigen.