Optimierte Bewirtschaftung von Kläranlagen basierend auf der Modellierung mit Modelica

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• Publisher: Cuvillier Verlag
• Year: 2005
• eBook ISBN:
  9783736917279
• Print ISBN:
  9783865377272
• Edition: 1

KurzfassungDiese Arbeit beschäftigt sich mit der simulativen Anwendung einesmodellprädiktiven Regelungsverfahrens mit einem nichtlinearen Systemmodell zuroptimalen Bewirtschaftung von kommunalen biologischenAbwasserreinigungsanlagen am Beispiel der Kläranlage der Stadt Jena. Hierbeistehen zwei Aufgaben im Vordergrund: eine geeignete mathematischeSystemmodellierung und die Anwendung eines passenden numerischenOptimierungswerkzeuges. Die Modellierung der Komponenten vonAbwasserreinigungsanlagen erfolgt mit der objekt-orientiertenModellierungssprache Modelica, auf deren Grundlage die Systemmodellemit der Simulationsumgebung Dymola erzeugt werden. Dazu wird eine umfangreicheModelica-Anwendungsbibliothek WasteWater mit anerkanntenModellen für z. B. das Belebungsbecken und die Nachklärung entwickelt. ZurFormulierung und Lösung des Optimalsteuerungsproblems im Algorithmus dermodellprädiktiven Regelung kommt der Optimierunglöser Omuses/HQP zum Einsatz, der speziell für hochdimensionale nichtlineare Aufgabenstellungen fürdynamische Systeme entwickelt wurde. Das automatisch generierte Gesamtmodellder Kläranlage wird über die im Optimierungslöser enthalteneS-Function-Schnittstelle mit der Optimierung verknüpft. Die Formulierung derProblemstellung umfasst das nichtlineare Systemmodell, das Gütefunktional mitden Zielen der Optimierung, die notwendigen Steuerungs- undZustandsbeschränkungen sowie die spezifischen Kostenfunktionen für dieReferenzkläranlage. Sowohl die energieoptimale als auch kostenoptimalemodellprädiktive Regelung der Referenzanlage zeigen, dass bei einernachhaltigen Abwasserreinigung auch die Minimierung der variablenBetriebskosten bei gleichzeitig niedrigen Abflusswerten derÜberwachungsparameter möglich ist.

Table of contents

• Vorwort
• Inhaltsverzeichnis
• Symbolverzeichnis
• Einleitung
• Modellierung von Abwasserreinigungsanlagen
• Modelica Bibliothek WasteWater
• Systemstudien -- Simulation und Optimierung
• Modellprädiktive Regelung einer Kläranlage
• Zusammenfassung und Ausblick
• Literaturverzeichnis
• Anhang