DAK - Dresdner Automatisierungstechnische Kolloquien

Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI

Tradition im Wandel der Zeit

Getragen vom Fraunhofer IVI sowie Instituten der Elektrotechnischen Fakultät der TU Dresden hat sich das Dresdner Automatisierungstechnische Kolloquium mit seiner mehr als 20-jährigen Tradition als eine anspruchsvolle Veranstaltungsreihe etabliert.

Das Spektrum der angebotenen ingenieurwissenschaftlichen Themen ist weit und reicht von grundlagenorientierter Regelungs- und Systemtheorie über automatisierungstechnische Praxis, Mechatronik, Sensorentwicklung, Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik bis hin zu interessanten anwendungsorientierten Vorträgen.

Vorträge renommierter Fachkollegen bilden den Mittelpunkt der regelmäßigen Veranstaltungen. Dazu kommen Beiträge aus den beteiligten Instituten. Die Bedeutung des DAKs, eine fachspezifische Kommunikationsplattform für Universitätsinstitute, Hoch- und Fachschulen, außeruniversitäre Forschungsinstitute, Ingenieur- und Industrieunternehmen der Region zu bilden, wird damit gestärkt.

Programm

  281. Kolloquium 

Montag, 25. April 2016

Dipl.-Ing. Radoy Stanchev,
wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Professor Konigorski

Technische Universität Darmstadt, Institut für Automatisierungstechnik und Mechatronik, Fachgebiet Regelungstechnik und Mechatronik  

Modellbildung und Regelung von Drei-Wege-Autoabgaskatalysatoren

Abstract

Zur effizienten Abgasnachbehandlung bei Ottomotoren hat sich der Drei-Wege-Katalysator seit mehr als drei Jahrzehnten bewährt. Seinen Namen verdankt er der Eigenschaft, die drei Hauptschadstoffe im Abgas von Ottomoren, nämlich Kohlenwasserstoffe, Kohlenstoffmonoxid und Stickoxide, gleichzeitig in ungiftiges Wasser, Kohlenstoffdioxid und Stickstoff umzuwandeln.

Gemeinsam haben die meisten Katalysatormodelle aus der Literatur, dass sie im Allgemeinen nicht als Zustandsraummodelle vorliegen. Dagegen beruhen viele Verfahren zur Systemanalyse und zum Reglerentwurf von nichtlinearen Systemen auf Zustandsraummodellen. In diesem Vortrag wird ausgehend von einem physikochemischen Modell zur Sauerstoffspeicherung durch Ceroxid das Konzept der Gewichtsfunktionen eingeführt und auf andere Reaktionsschemata erweitert. Die Gewichtsfunktionen erlauben eine sehr kompakte und intuitive Darstellung des Modells und ermöglichen das Erstellen von eingangsaffinen Zustandsraummodellen unabhängig von der Anzahl der axialen Zellen des Modells.

Basierend auf dem nichtlinearen Zustandsraummodell kann eine Stabilitätsanalyse mit der Direkten Methode von Ljapunov durchgeführt werden und so die asymptotische Stabilität der Ruhelagen nachgewiesen werden. Nach der Linearisierung des Modells können Strukturmaße, wie z.B. das Beobachtbarkeitsmaß nach Lückel und Müller, berechnet werden und dadurch eine Grundlage für den quantitativen Vergleich von verschiedenen Katalysatoren geschaffen werden. Die analytische Berechnung der Konvertierungsraten der Schadstoffe ermöglicht weiterhin die modellbasierte Wahl der Gewichtungsmatrix der Systemzustände beim Entwurf eines LQ-Reglers und somit kann der Reglerentwurf automatisiert und intuitiver gestaltet werden. Das stark nichtlineare Verhalten des Katalysators motiviert den Einsatz von nichtlinearen Reglerentwurfsverfahren und dies führt zur Erweiterung des LQ-Reglers zu einer nichtlinearen modellprädiktiven Regelung. Des Weiteren werden mittels exakter Ein-/Ausgangslinearisierung ein Regler für den Sauerstofffüllstand im hinteren Teil des Katalysators und ein Regler für die Konvertierungsrate von Sauerstoff entworfen.

Organisatorisches

Die Veranstaltung ist kostenfrei und findet jeweils 13 Uhr im

Konferenzraum des Fraunhofer IVI Dresden, Zeunerstraße 38, 01069 Dresden

statt.

Eine Voranmeldung ist nicht erforderlich.

Die Einladung erfolgt per E-Mail. Interessenten können sich über

Elke Sähn, Presse und Öffentlichkeitsarbeit,
Telefon +49 3 51 4640-612,
presse@ivi.fraunhofer.de

in den Verteiler eintragen lassen.

Veranstalter

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