OPTIMIERUNG

UNSERE TECHNOLOGISCHEN SCHWERPUNKTE

Die Optimierung des Verhaltens von Maschinen, der Betrieb von Anlagen und die Steuerung von Prozessen ist eine treibende Kraft für Neuentwicklungen und Modernisierung. Die Optimierungsaufgabe ist oft mehrdimensional und erfordert die Berücksichtigung vieler Einflussfaktoren. Unser mechatronisches Systemverständnis und unsere domänenübergreifende Erfahrung eröffnet uns ein breites Feld möglicher Eingriffspunkte, die wir gemeinsam mit unserem Modellierungs- und Simulations-KnowHow bestens zu nutzen wissen.

PARAMETEROPTIMIERUNG

Unsere umfassenden Erfahrungswerte und Kompetenzen im Bereich der Mehrgrößenoptimierung (siehe insbesondere die LCM Softwareplattform SyMSpace), automatisierten Parameterstudien, Parameteridentifikation, sowie Sensitivitätsanalysen bilden einen grundlegenden Bestandteil in Modellierungs- und Simulationsprojekten.

Referenzprojekt

PROZESSMODELLE

Mit Hilfe von mathematischen Modellen lassen sich nicht messbare Prozessgrößen berechnen und zukünftige Prozessverläufe vorhersagen. Validierte Prozessmodelle erlauben den Anlagenbetrieb in der Simulation zu optimieren, ohne Risiko und ohne zeitliche Einschränkungen, die bei Versuchen an realen Anlagen immer vorhanden sind.

Referenzprojekt

REGELUNGSTECHNIK

Eine gute Regelung garantiert ein schnelles Erreichen der Zielwerte, im Idealfall ohne Überschwingen und robust gegenüber äußeren Einflüssen. Unterschiedliche Dynamiken in verschiedenen Betriebspunkten und nichtlineares Verhalten der Aktuatorik erschweren diese Aufgabe. Mit den richtigen Ansätzen und Methoden lassen sich hier entscheidende Performance-Vorteile erzielen.

Referenzprojekt

UNSER ANGEBOT & SERVICE

Wissenstransfer
Unsere Technologieexperten geben ihr Wissen und ihre Erfahrungen an Sie weiter.

Wir Unterstützung Sie in der Einführungsphase der virtuellen Inbetriebnahme in Ihrem Unternehmen. Dies kann anhand der Erstellung eines Show-Case für einen Messeauftritt, im Rahmen der Validierung eines Use-Case oder durch die virtuelle Inbetriebnahme eines Kundenprojektes erfolgen.

Entwicklung
Wir entwickeln für Sie Modelle und regelungstechnische Lösungen.

Anwendungsbezogen entwickeln wir physikbasierte Modelle von Maschinen, Anlagen oder Prozessen für Simulation, virtuelle Inbetriebnahme und digitale Zwillinge. Der Einsatz geeigneter Methoden für die Modell- und Parameteridentifikation gewährleistet eine realitätsnahe Wiedergabe des realen Systemverhaltens durch das Modell. Damit können die Vorteile modellbasierter Vorsteuerungen und Regelungen, sowie der Einsatz von Modellen zur Schätzung von Prozess- und Zustandsgrößen voll genutzt werden.

Validierung
Wir analysieren und testen für Sie beliebige Varianten.

Fragestellungen zum Thema Stabilität und Robustheit lassen sich mit der Verfügbarkeit eines geeigneten Modells systematisch untersuchen. Die Überprüfung des Konzeptes für die Ablaufsteuerung einer komplexen Anlage und deren Verhalten im Fehlerfall kann im Rahmen der virtuellen Inbetriebnahme durchgeführt werden. Bei umfangreichen Untersuchungen einer großen Anzahl von Testszenarien ist die Möglichkeit von automatisierten Auswertungen und Analysen eine große Zeitersparnis. Bei all diesen Aufgaben stellen wir Ihnen unser KnowHow gerne zur Verfügung.

Optimierung
Wir erneuern und verbessern für Sie Erprobtes.

Maximale Geschwindigkeit, minimale Taktzeiten, bestmögliche Ausnützung der Stellbereiche, minimaler Energieverbrauch, reduzierte Belastung für System und Aktuatoren. Mit modellbasierter Optimierung von Prozess-, Steuerungs- und Regelungsparametern ermitteln wir die beste Performance für Ihr System.

Referenzprojekte

Für jede der oben angeführten Dienstleistungen stellen wir hier ein ausgewähltes Beispielprojekt vor.

PARAMETEROPTIMIERUNG – Strömungsmaschinen optimal entwickeln

Maßgeschneiderte Strömungsmaschinen erfordern das Zusammenwirken mehrere Fachdomänen in Konstruktion und Entwicklung. Während in einfachen Fällen eine klassische Konstruktionsweise ausreicht, stößt diese bei höheren Anforderungen rasch an Grenzen. Beispielsweise empfiehlt sich für den Anspruch eines optimierten Gesamtsystems eine ganzheitliche Betrachtungsweise, die alle relevanten Teilaspekte unter Berücksichtigung gegenseitiger Abhängigkeiten optimiert:

  • Fluiddynamik
  • Elektromagnetischer Antrieb
  • Festigkeit und Rotordynamik
  • Thermische Auslegung und Kühlung
  • Schwingungen und Akustik

Durch das Entwicklungstool SyMSpace können mehrere dieser Bereiche gesamtheitlich optimiert werden.

PROZESSMODELLE – Cement production

Im Projekt mit der Firma Cemtec wurde ein Modell für einen Mahlprozess bestehend aus Mühle und Sichter erstellt. Die Identifikation der Modellparameter erfolgte mit Anlagen und Labordaten. Das Prozessmodell ermöglicht eine Schätzung der Materialfeinheit mittels Partikelgrößensverteilungen an unterschiedlichen Stellen im Prozess und gibt Einblick in die Dynamik bei Produktwechselvorgängen. In Form einer Functional Mockup Unit (FMU) ist das Modell auch auf dem Prozessrechner ausführbar und somit als virtueller Sensor (Softsensor) im Betrieb einsetzbar.

Ziele, Motivation, Herausforderungen

  • Optimierung des stationären Betriebs (Durchsatz, Energie)
  • Schneller Produktwechsel
  • Erhöhung der Produktqualität

Methoden, Technologie

  • Modellbasierte Schätzung der Partikelverteilung
  • Modellkalibrierung mit Anlagendaten und Laborergebnissen

Lösungen, Vorteile

  • Erhöhtes Systemwissen
  • Virtueller Sensor

REGELUNGSTECHNIK – Optimization of setpoint change

Das Erreichen einer gleichbleibend optimalen Regelgüte bei einer Vielzahl von einsetzbaren Materialien und unterschiedlichen Einstellungen stellen eine große Herausforderung beim Spritzgussprozess dar. Zusätzlich muss die Regelung im Rahmen der Inbetriebnahme der Maschine einfach und zuverlässig parametrierbar sein. In einem Projekt mit der Firma Engel wurde diese Aufgabe gelöst und auf der Maschine implementiert.

Ziele, Herausforderungen

  • Reduktion von Überschwingen und Anstiegszeit in der Druckregelung
  • Breites Spektrum an Betriebsbedingungen

Methoden, Technologie

  • Modellbasierte Regelungsauslegung
  • Kompensation nichtlinearer Effekte
  • Input Shaping für sanfte Sollwertänderungen
  • Druckabhängige Regelungsaktivierung

Lösungen, Vorteile

  • Erweiterung der Standard-PID-Regelung durch Kompensation und Eingabefunktionen für erhöhte Leistung
  • Simulationsstudien reduzieren experimentelle Tests

ZUSATZINFORMATIONEN: LINKS & DOWNLOADS

  • Modellbildung, Simulation, Regelung: MATLAB/Simulink, SciLab/Xcos, Maple, MapleSim, Mathematica, HOTINT
  • Virtuelle Inbetriebnahme: Matlab/Simulink, Maple, IndustrialPhysics
  • Automatisierung: B&R AutomationStudio, Siemens TIA-Portal
  • Code-Generierung: Matlab Coder, MapleSim FMU Export, X2C
  • Prototyping: LCM Elektroniken, dSpace, LabView

News & Veranstaltungen

Ihr Ansprechpartner

Dipl.-Ing., Dr. Markus Schörgenhumer, BSc

Business Area Manager Mechanics & Control



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