DE19510343C2 - Process for sequential feedforward control of a process - Google Patents
Process for sequential feedforward control of a processInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum sequentiellen Vorsteuern eines Prozesses gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zum Optimieren des aktuellen Kraftwerkseinsatzes durch ein Kraftwerksführungssystem. Mit Kraftwerken sind hierbei alle Leistungserzeugungseinheiten gemeint, die sich in ihrer Leistung durch die Vorgabe eines Wirkleistungs sollwertes beeinflussen lassen.The invention relates to a method for sequential Piloting a process according to the generic term of Claim 1. It relates in particular to a method for Optimize the current power plant use with a Power plant management system. With power plants are here all power generation units that are in their performance by specifying an active power let setpoint influence.
Ein vorzusteuernder Prozeß P vorgenannter Art besteht aus n parallelen Teilprozessen P₁, P₂, . . . Pn mit Ein gangsgrößen u₁, u₂, . . . un und Ausgangsgrößen y₁, y₂, . . . yn. Für die Eingangsgrößen gibt es individuelle Beschränkungen der Form ui,min ui ui,max und vi,min vi: = dui/dt vi,max. Daraus ergeben sich Abstände der Summen Σ ui und Σ vi zu den summarischen Grenzen Σ ui,min, Σ ui,max und Σ vi,min, Σ vi,max, das sind die summarischen Reserven für die Summen Σ ui und Σ vi. Aus den individuellen Beschränkungen entsteht die Ausgangs größe y des Prozesses P in der Form y = y₁ + y₂ + . . . yn und der Prozeßbetrieb wird durch eine Kostenfunktion f, die sich aus der Summe von Teilkostenfunktionen fi(ui) ergibt, bewertet. Zum Erreichen eines gewünschten Aus gangsgrößenverlaufs yA(t) werden die Teilprozesse Pi mit Eingangsgrößenverläufen ui (t) beaufschlagt. Diese Ver läufe ui (t) werden aus der Summe der Anteile ui,A(t) und ui,B(t), die von zwei getrennten Einrichtungen - nämlich einer Vorsteuerung A und einem Regler B - erzeugt werden, gebildet. Der Regler B reagiert auf eine vorgegebene Regelgröße eB, die durch Abweichungen der Ausgangsgröße y von dem gewünschten Ausgangsgrößenver lauf yA(t) und durch Störungen entsteht. Zur Vorsteue rung A dient ein zukünftiger Sollwertverlauf eA(t), der den Ausgangsgrößenverlauf yA(t) erzeugt.A process to be controlled P of the aforementioned type consists of n parallel sub-processes P₁, P₂,. . . P n with an input variable u₁, u₂,. . . u n and output variables y₁, y₂,. . . y n . For the input variables there are individual restrictions of the form u i, min u i u i, max and v i, min v i : = du i / dt v i, max . This results in the distances Sum u i and Σ v i from the summary limits summ u i, min , Σ u i, max and Σ v i, min , Σ v i, max , which are the total reserves for the sums Sum u i and Σ v i . From the individual restrictions, the output variable y of the process P arises in the form y = y₁ + y₂ +. . . y n and process operation is evaluated by a cost function f, which results from the sum of partial cost functions f i (u i ). In order to achieve a desired output variable profile y A (t), the subprocesses P i are subjected to input variable profiles u i (t). These courses u i (t) are formed from the sum of the components u i, A (t) and u i, B (t), which are generated by two separate devices - namely a pilot control A and a controller B -. The controller B reacts to a predetermined control variable e B , which arises from deviations of the output variable y from the desired output variable curve y A (t) and from faults. A future setpoint curve e A (t), which generates the output variable curve y A (t), is used for pilot control A.
Die Ziele von Kraftwerksführungssystemen, die aus schließlich thermische Kraftwerke führen, lassen sich folgendermaßen beschreiben: In den Netzleitsystemen von Energieversorgungsunternehmen sind zur Automatisierung des Einsatzes der Kraftwerke im eigenen Versorgungsge biet Kraftwerksführungssysteme installiert. Für alle zu führenden Kraftwerke werden Leistungssollwerte erzeugt, die dann an die Kraftwerke übertragen werden.The goals of power plant management systems that come from finally thermal power plants can be run Describe as follows: In the network control systems from Power utilities are for automation the use of power plants in their own supply area offers power plant management systems installed. For everyone too leading power plants generate power setpoints, which are then transferred to the power plants.
In der deutschen Offenlegungsschrift 41 35 803 wird ein verteiltes Rechnersystem zum Aufprägen besonderer Opera tionen, insbesondere von Start-Stop-Befehlen, auf die Kraftwerksprozesse beschrieben. Die bekannte Steuer einrichtung stellt ein System für den gemeinschaftlichen Betrieb und die gemeinschaftliche Steuerung einer Kraft werksanlage dar, die aus einer Vielzahl von einzelnen Kraftwerken besteht. Hiernach soll die Kraftwerksanlage durch einfache Start-, Stop- und Lastbetriebsbefehle, gegliedert von einer zentralen Überwachungs-Steuerein richtung betrieben werden können. Die hierbei gemäß Aus führungsbeispiel (Fig. 4) zu berücksichtigenden Operati onsbedingungen betreffen allerdings nur Betriebsbefehle an die einzelnen Kraftwerke, nicht aber die erfindungs gemäße Optimierung.German laid-open specification 41 35 803 describes a distributed computer system for impressing special operations, in particular start-stop commands, on the power plant processes. The known control device represents a system for the joint operation and joint control of a power plant, which consists of a variety of individual power plants. According to this, the power plant should be operated by simple start, stop and load operation commands, structured by a central monitoring control device. The operating conditions to be taken into account according to the exemplary embodiment ( FIG. 4), however, only concern operating commands to the individual power plants, but not the optimization according to the invention.
Die Kraftwerksführungssysteme sollen unter anderem fol gende Aufgaben erfüllen:The power plant management systems should include fol perform the following tasks:
- - Sicherstellung einer ausgeglichenen Wirkleistungs bilanz (Leistungsgleichgewicht) zwischen erzeugter und verbrauchter Leistung im eigenen Versorgungsgebiet, damit keine ungewollten Lei stungsflüsse zwischen den Verbundpartnern auftre ten;- Ensuring a balanced active power balance (performance balance) between generated and used performance in your own Coverage area, so no unwanted lei flows between the network partners ten;
- - Koordinierung und Optimierung des Kraftwerksein satzes, so daß die Kraftwerke wirtschaftlich und schonend betrieben werden;- Coordination and optimization of the power plant rate, so that the power plants economically and operated gently;
- - Herstellung einer mittelfristig ausgeglichenen Leistungsbilanz, um den Mittelwert der ungewollten Leistungsflüsse zwischen den Verbundpartnern klein zu halten.- Establishing a balanced in the medium term Current account to the mean of the unwanted Power flows between the network partners small to keep.
Um den Aufgaben gerecht zu werden, enthalten Kraft werksführungssysteme die folgenden zentralen Komponen ten:To do the job, contain strength factory management systems the following key components ten:
- - Ein Modul zum Schätzen der aktuellen Last und zum Prognostizieren der Lastentwicklung;- A module for estimating the current load and for Forecasting load development;
- - Ein Modul zum Regeln (Regelungsmodul) der Wirk leistungsbilanz im eigenen Versorgungsgebiet;- A module for regulating the control current account in one's own supply area;
- - Ein Modul zum Koordinieren und Optimieren (Optimierungsmodul) des aktuellen Kraftwerksein satzes.- A module for coordinating and optimizing (Optimization module) of the current power plant sentence.
Für den Kraftwerkseinsatz wird durch Festlegung der Be triebsart bestimmt, welche Kraftwerke unter Vorgabe ei nes Leistungssollwertes gesteuert werden. Optimie rungsmodul und Regelungsmodul liefern für jedes dieser Kraftwerke je einen Leistungssollwert. Die Sollwerte werden entweder einzeln oder als Summensollwerte an die Kraftwerke übertragen.For the power plant use is determined by the Be type of drive determines which power plants are specified by default power setpoint can be controlled. Optimism The control module and control module deliver for each of these Power plants each have a power setpoint. The setpoints are sent either individually or as total setpoints to the Transfer power plants.
Kraftwerksführungssysteme unterliegen in ihrer Funkti onsweise den folgenden Restriktionen und Nebenbedin gungen:Power plant management systems are subject to their functions on the following restrictions and secondary conditions conditions:
- - Für alle Kraftwerke sind die Leistungssollwerte nach oben und unten begrenzt. Die Leistungsgren zen dürfen von den Sollwerten nicht verletzt wer den. Ebenso gibt es für die Gradienten der Lei stungssollwerte eine maximale positive und eine maximale negative Grenze (maximale Leistungsände rungen; Fig. 1) . Diese Restriktionen sind in der Regel für jedes Kraftwerk individuell verschieden.- The power setpoints are limited upwards and downwards for all power plants. The performance limits must not be violated by the setpoints. There is also a maximum positive and a maximum negative limit for the gradients of the power setpoints (maximum power changes; FIG. 1). These restrictions are usually different for each power plant.
- - Das Optimierungsmodul enthält als Vorgabe einen Summensollwert. Dieser Summensollwert soll, sofern dem keine Restriktionen entgegenstehen und es unter Berücksichtigung der prognostizierten zeit lichen Veränderungen sinnvoll ist, von dem Opti mierungsmodul vollständig auf die Kraftwerke auf geteilt werden, so daß die Summe der einzelnen Sollwerte den Summensollwert ergibt.- The optimization module contains one by default Total setpoint. This total setpoint should, if which are not opposed to restrictions and it taking into account the forecast time changes is sensible by the opti module on the power plants be divided so that the sum of each Setpoints gives the total setpoint.
- - Das Optimierungsmodul soll zusätzlich sicherstel len, daß eine schnelle Wiederherstellung der aus geglichenen Wirkleistungsbilanz durch das Rege lungsmodul jederzeit möglich ist. Die Stellgrö ßenreserven sollen symmetrisch um Null liegen, damit unabhängig vom Vorzeichen eine Störung der Wirkleistungsbilanz immer ausgeregelt werden kann (Fig. 4) . Die Größe der gewünschten und automa tisch bereitstellbaren Reserve (ohne Berücksich tigung von Reserveverträgen) orientiert sich an der Größe der erwarteten Störungen (Regelerwar tung).- The optimization module should also ensure that a quick restoration of the balanced active power balance by the control module is possible at any time. The manipulated variable reserves should be symmetrically around zero so that a disturbance in the active power balance can always be corrected regardless of the sign ( Fig. 4). The size of the desired reserve that can be made available automatically (without taking reserve contracts into account) is based on the size of the expected disruptions (expected rules).
In der deutschen Offenlegungsschrift 43 15 317 wird ein Führungsgerät zur automatischen Steuerung von Kraft werksblöcken in einem elektrischen Energieversorgungssy stem beschrieben, insbesondere durch Maßnahmen zur Lei stungserhöhung und Frequenzstützung. Durch die Steuerung sollen ein vorgegebenes Zuverlässigkeitsniveau der Ener gie- und Stromversorgung eingehalten und eine unnötig hohe Reserveleistung vermieden werden.In German Offenlegungsschrift 43 15 317 a Guide device for the automatic control of force plant blocks in an electrical power supply system stem described, in particular through measures to Lei power increase and frequency support. By the controller should be a predetermined level of reliability of the Ener Gie and power supply adhered to and unnecessary high reserve power can be avoided.
Im Bekannten nach der deutschen Offenlegungsschrift 43 15 317 wird also ein Führungsgerät vorgeschlagen, das eine über ein Datenübertragungselement mit jedem zu steuernden Kraftwerksblock verbundene erste Steuerein heit umfaßt, die blockspezifische Meßgrößen empfängt und blockspezifische Führungsgrößen abgibt. Zu den blockspe zifischen Meßgrößen Mn gehören Ist-Werte der Blocklei stung und des Frischdampfdrucks sowie Ventilstellungen und in oder an einem Turbinengehäuse gemessene Tempera turen. In den blockspezifischen Meßgrößen Mn werden kon stante blockspezifische Größen und Vorgaben berücksich tigt.In the acquaintance according to German Offenlegungsschrift 43 15 317 So a guide device is proposed that one via a data transmission element with everyone controlling power plant block connected first Steuerein unit which receives block-specific measured variables and delivers block-specific reference variables. To the blockspe Specific measured variables Mn include actual values of the block line steam and live steam pressure as well as valve positions and tempera measured in or on a turbine housing doors. In the block-specific measured variables Mn, con constant block-specific sizes and specifications does.
Konventionelle Verfahren zum Optimieren des Kraftwerks einsatzes arbeiten auf der Basis von - im allgemeinen quadratischen - Kostenfunktionen für jedes Kraftwerk. Diese Kostenfunktionen nähern in Abhängigkeit vom Lei stungssollwert des Kraftwerks die Brennstoffkosten an, die im Kraftwerk für die Erzeugung der Leistung entste hen.Conventional procedures for optimizing the power plant work on the basis of - in general quadratic - cost functions for each power plant. These cost functions approximate depending on the lei power plant's target fuel costs, that arises in the power plant for the generation of the power hen.
Die Leistungsgrenzen der Kraftwerke begrenzen den Such raum, in dem alle zulässigen Leistungssollwerte liegen; die maximal zulässigen Sollwertgradienten der Kraftwerke und die damit ausgehend vom aktuellen Lei stungssollwert möglichen Sollwertänderungen beschrän ken, wie Fig. 6 für den Fall zweier Kraftwerke exempla risch zeigt, den Suchraum S₁ auf den erreichbaren Suchraum S₂ ein.The power limits of the power plants limit the search area in which all permissible power setpoints lie; the maximum permissible setpoint gradients of the power plants and the possible setpoint changes based on the current power setpoint, as shown in FIG. 6 for the case of two power plants, shows the search area S 1 to the search area S 2 that can be reached.
Um jederzeit Stellgrößenreserven zur Regelung zu ge währleisten, sind für ausgewählte Kraftwerke feste Re gelbänder definiert (Fig. 2) . Diese Regelbänder ver schärfen die Restriktionen für das Optimierungsmodul, indem von den Leistungsgrenzen der Kraftwerke die zuge hörigen festen Regelbänder abgezogen werden (Absenkung der oberen und Anhebung der unteren Leistungsgrenzen), so daß sich (vgl. Fig. 7) der Suchraum S₂ verkleinert. Dadurch ist in der Summe ein Leistungsband für die al leinige Nutzung durch das Regelungsmodul reserviert.In order to ensure manipulated variable reserves for control at any time, fixed control bands are defined for selected power plants ( Fig. 2). These control bands tighten the restrictions for the optimization module by subtracting the associated fixed control bands from the power limits of the power plants (lowering the upper and increasing the lower power limits), so that (see FIG. 7) the search space S 2 is reduced. This means that a total of one performance band is reserved for general use by the control module.
Zusätzlich werden, je nach Verfahrensvariante, die Re striktionen für das Optimierungsmodul noch weiter ver schärft, indem die maximal zulässigen Sollwertgradien ten der Kraftwerke, denen ein festes Regelband zugeord net ist, für die Optimierung auf einen festen Anteil vom zulässigen Sollwertgradienten begrenzt werden. Da durch ist sichergestellt, daß das Regelungsmodul, ohne die maximal zulässigen Sollwertgradienten zu verletzen, mindestens den verbleibenden Anteil des Sollwertgra dienten nutzen kann. In der Summe ist damit ein summa rischer Sollwertgradient für die alleinige Nutzung durch das Regelungsmodul reserviert. Damit ist auch ein schneller Ausgleich der Wirkleistungsbilanz durch das Regelungsmodul im Rahmen der festgelegten Reserven je derzeit möglich.In addition, depending on the process variant, the Re further restrictions for the optimization module sharpens by the maximum permissible setpoint gradients of the power plants to which a fixed set of rules is assigned net is for the optimization to a fixed proportion be limited by the permissible setpoint gradient. There ensures that the control module without to violate the maximum permissible setpoint gradients, at least the remaining portion of the setpoint graph served. The sum is a summa nominal setpoint gradient for sole use reserved by the control module. That is also a quick balancing of the active power balance through the Control module within the defined reserves each currently possible.
Ausgangspunkt für die Optimierung ist die aktuelle Lei stungsaufteilung. Die Optimierung bestimmt im erreich baren Teil des Suchraums auf derjenigen Ebene, auf der alle den vorgegebenen Summensollwert erfüllenden Punkte liegen, denjenigen Punkt, der zu den geringsten Ge samtkosten führt. Dieser Punkt ist Ausgangspunkt für die nächste optimale Leistungsaufteilung.The starting point for the optimization is the current lei division of services. The optimization determines in the part of the search space on the level at which all points that meet the specified total setpoint lie, the point that belongs to the lowest Ge leads to total costs. This point is the starting point for the next optimal power split.
Zur Lösung dieser Optimierungsaufgabe werden unter schiedliche Optimierungsalgorithmen eingesetzt, vorran gig der Step-by-Step-Algorithmus (ein vereinfachtes schrittweises Gradientenverfahren) oder das sogenannte Euler-Lagrange-Verfahren (globales Optimierungsverfah ren); vgl. hierzu "Elektrizitätswirtschaft", 1970, 327 bis 332; "etz-a", 1978, 416 bis 421.To solve this optimization task are under different optimization algorithms used, first of all gig the step-by-step algorithm (a simplified gradual gradient method) or the so-called Euler-Lagrange process (global optimization process ren); see. see "Elektrizitätswirtschaft", 1970, 327 to 332; "etz-a", 1978, 416 to 421.
Nach einer der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnis besitzen die konventionellen Optimierungsverfahren strukturbedingt den Nachteil, daß die Optimierungser gebnisse momentan und im zeitlichen Mittel aus den nachfolgenden Gründen nicht optimal sind:According to a knowledge on which the invention is based have the conventional optimization methods structure-related disadvantage that the optimizer results currently and on average over time from the are not optimal for the following reasons:
- - Die durch die oben beschriebene Gradientenbe schränkung hervorgerufene Verschärfung der Re striktionen erzwingt, daß die gewünschten Gra dientenreserven für das Regelungsmodul immer re serviert werden, und zwar auch dann, wenn statt dessen eigentlich das Optimierungsmodul diese Reserven zur Erfüllung der Summenforderung bräuchte.- The gradient be described by the above restriction caused tightening of re restrictions enforces that the desired Gra reserve reserves for the control module always right be served, even if instead of whose actually the optimization module this Reserves to meet the total claim would need.
- - Die Freiheitsgrade der Optimierung werden durch diese Verschärfung der Restriktionen auch dann eingeschränkt, wenn die für die Regelung freige haltene Gesamtreserve von der Regelung momentan nicht benötigt wird.- The degrees of freedom of the optimization are determined by this tightening of the restrictions restricted if the clear for the regulation Total reserve held by the scheme currently is not needed.
- - Die tatsächlich vorhandene und damit im Prinzip nutzbare Stellgrößenreserve hängt stark von der Leistungsaufteilung durch das Optimierungsmodul ab und kann infolge der Verschärfung der Restrik tionen größer sein als gefordert. Wenn das Rege lungsmodul auf die Nutzung der geforderten Reser ven beschränkt ist, dann ist eine solche Überer füllung der Reserveforderungen ohne Vorteil.- The actually existing and therefore in principle usable manipulated variable reserve depends strongly on the Performance sharing through the optimization module from and can due to the tightening of the restriction ions are larger than required. If the brisk module on the use of the required reserve ven is limited, then such is a supra filling the reserve claims without advantage.
- - Das Bereithalten von Leistungsreserven in den Kraftwerken erfolgt durch Auswählen derjenigen Kraftwerke, denen ein festes Regelband zugeordnet ist, und wird nicht automatisch an die jeweils aktuelle Leistungsaufteilung angepaßt. Insbeson dere ist nicht gewährleistet, daß die Stellgrö ßenreserve momentan nach Kostengesichtspunkten im Sinne der Optimierung bereitgehalten wird.- The provision of power reserves in the Power plants are made by selecting those Power plants to which a fixed set of rules is assigned is, and will not automatically be sent to each current power distribution adjusted. In particular is not guaranteed that the manipulated variable External reserve at the moment in terms of costs Optimization is kept ready.
- - Die Bereitstellung von Stellgrößenreserven verur sacht in der Regel zusätzliche Kosten, so daß die kostenoptimale Leistungsaufteilung ohne ver schärfte Restriktionen billiger ist. Bei den kon ventionellen Verfahren ist es nicht direkt mög lich, die Reserven dynamisch so an die aktuelle Versorgungssituation anzupassen, daß die zusätz lichen Kosten durch das Bereitstellen von Reser ven nur im Bedarfsfall tatsächlich entstehen (wenn die Reserve also tatsächlich benötigt wird)- The provision of manipulated variable reserves usually lowers additional costs, so that cost-optimal performance distribution without ver harsher restrictions is cheaper. With the con conventional methods are not directly possible Lich, the reserves dynamically match the current one Adjust supply situation that the additional costs by providing reser ven actually only arise when needed (if the reserve is actually needed becomes)
- - Die momentane Optimierung des aktuellen Kraft werkseinsatzes für den nächsten Zeitschritt (Momentanoptimierung) führt nicht zwingend zu ei nem auf längere Sicht optimalen Kraftwerksein satz, weil die prognostizierte Lastentwicklung keinen Einfluß auf die Momentanoptimierung hat. Dies kann wegen der begrenzten Sollwertgradienten dazu führen, daß die später erforderlichen Sum mensollwerte nicht erreicht werden, oder daß die späteren Leistungsaufteilungen nicht kostenopti mal sind.- The current optimization of the current force work for the next time step (Momentary optimization) does not necessarily lead to egg optimal power station in the long run rate because the forecast load development has no influence on the momentary optimization. This can be because of the limited setpoint gradients cause the sum required later target values are not reached or that the later performance allocations not cost-effective times are.
- -Zusätzliche Informationen über im voraus bekannte Änderungen von Fahrplänen, Sollwerten, Istwerten, Leistungsgrenzen oder Betriebsarten einzelner Kraftwerke werden nicht genutzt.-Additional information about known in advance Changes to timetables, target values, actual values, Performance limits or operating modes of individual Power plants are not used.
Diese Mängel lassen sich mit den konventionellen Opti mierungsverfahren nicht beheben, weil die Stellgrößen reserven nach einer vorherigen Auswahl einzelnen Kraft werken fest zugeordnet werden und eine Komponente zur Berücksichtigung prognostizierter zukünftiger Änderungen fehlt.These shortcomings can be overcome with conventional optics Do not fix the lubrication process because the manipulated variables reserve a single force after a previous selection works are permanently assigned and a component for Consider forecasted future changes is missing.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Op timierungsverfahren zum optimalen Aufteilen eines Lei stungssollwertes zu schaffen, insbesondere für einen Kraftwerkspark Sollwerte für die einzelnen Kraftwerke, unter Beachtung von Restriktionen bezüglich der einzel nen Sollwerte und von Nebenbedingungen sowie Zielvor stellungen (z. B. bezüglich der Kraftwerksführung insge samt) zu ermitteln; das Ziel der Optimierung ist es, die Leistungsaufteilung zu finden, bei der sowohl alle Nebenbedingungen und Restriktionen erfüllt sind und der Summenwert aller Kostenfunktionen minimal wird als auch die Optimierungsergebnisse momentan sowie im zeitlichen Mittel optimal sind.The invention is therefore based on the problem of an op Timing procedure for the optimal division of a lei to create setpoint values, especially for one Power plant park Setpoints for the individual power plants, taking into account restrictions regarding the individual setpoints and constraints and target positions (e.g. regarding the power plant management in total to determine); the goal of optimization is to Finding power sharing where both all Supplementary conditions and restrictions are met and the Sum value of all cost functions becomes minimal as well the optimization results currently and in time Means are optimal.
Die erfindungsgemäße Lösung wird für die obige Gattung im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschrieben. Verbesserun gen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den übrigen Ansprüchen angegeben.The solution according to the invention is for the above genus described in the characterizing part of claim 1. Improvement gene and further embodiments of the invention are in specified the other claims.
Bei dem eingangs genannten Verfahren zum sequentiellen Vorsteuern eines Prozesses werden erfindungsgemäß zwei Fälle unterschieden:In the above-mentioned method for sequential According to the invention, pilot control of one process becomes two Differentiated cases:
- (a) Für den Fall, daß sich der nächste Sollwert eA für die Vorsteuerung A innerhalb einer Zyklus zeit nicht vollständig auf die Eingangsgrößen ui,A aufteilen läßt, ohne daß in Summe mit den aktuellen Eingangsgrößen ui,B ausgehend von vorgegebenen Eingangsgrößen u′i die nächsten Eingangsgrößen ui die individuellen Beschrän kungen verletzen, werden die maximal möglichen Eingangsgrößen ui,A gewählt.(a) In the event that the next setpoint e A for the precontrol A cannot be completely divided into the input variables u i, A within a cycle time, without having to sum up with the current input variables u i, B based on predetermined input variables u ′ i the next input variables u i violate the individual restrictions, the maximum possible input variables u i, A are selected.
- (b) Für den anderen Fall, für den sich der Sollwert eA der Vorsteuerung A auf eine oder mehrere Arten vollständig auf die Eingangsgrößen ui,A aufteilen läßt, wird eine Aufteilung gewählt, für die eine summarische Reserve für die Rege lung des Reglers B vorhanden ist. Diese Auftei lung wird so bestimmt, daß innerhalb eines vor gegebenen Wertebereichs [uB,min; uB,max] für die Summe der Eingangsgrößen ui,B, ausgehend von der aktuellen Summe Σ ui,B, bei gleichblei benden Eingangsgrößen ui,A unter Einhaltung der individuellen Beschränkungen der Eingangsgrößen ui die Summe der Eingangsgrößen ui,B mit der minimalen Änderungsgeschwindigkeit vB,min den Wert uB,min und mit der maximalen Änderungsge schwindigkeit vB,max den Wert uB,max erreicht, und zusätzlich die Kostenfunktion f für die Eingangsgrößenaufteilung ui,A minimal ist.(b) For the other case, for which the setpoint e A of the pilot control A can be completely divided into the input variables u i, A in one or more ways, a distribution is selected for which a total reserve for the control of the controller B is present. This division is determined so that within a given range of values [u B, min ; u B, max ] for the sum of the input variables u i, B , starting from the current sum Σ u i, B, with the input variables u i, A remaining the same , while observing the individual restrictions of the input variables u i, the sum of the input variables u i, B with the minimum rate of change v B, min reaches the value u B, min and with the maximum rate of change v B, max the value u B, max , and in addition the cost function f for the input variable distribution u i, A is minimal.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zur Lösung des folgenden verallgemeinerten Problems einsetzen: The inventive method can be used to solve the use the following generalized problem:
Gegeben ist ein Prozeß P, der aus n parallelen Teilpro zessen Pi mit Eingangsgrößen u₁, u₂, . . . un und Aus gangsgrößen y₁, y₂, . . . yn besteht. Für die Eingangsgrößen ui sind individuelle Beschränkungen der FormGiven a process P, the processes from n parallel subprojects P i with input variables u₁, u₂,. . . u n and output variables y₁, y₂,. . . y n exists. For the input quantities u i there are individual restrictions of the form
vorgegeben. Die Eingangsgrößen setzen sich aus zwei An teilen ui,A und ui,B zusammen, die in Summe die Ein gangsgrößen ui ergeben. Die Ausgangsgröße y des Prozes ses P entsteht aus der Summe der Ausgangsgrößen yi aller Teilprozesse Pi; vgl. Fig. 15. given. The input variables consist of two parts u i, A and u i, B , which add up to the input variables u i . The output variable y of the process P arises from the sum of the output variables y i of all subprocesses P i ; see. Fig. 15.
Ein gegebener Regler B, der im wesentlichen auf Abwei chungen der Ausgangsgröße y von einem gewünschten Aus gangsgrößenverlauf yA(t) und auf Störungen reagiert, erzeugt die Eingangsgrößen ui,B.A given controller B, which reacts essentially to deviations of the output variable y from a desired output variable curve y A (t) and to disturbances, generates the input variables u i, B.
Eine Vorsteuerung A soll die Eingangsgrößen ui,A für die Teilprozesse Pi so erzeugen, daß erstens die Aus gangsgröße des Prozesses dem Ausgangsgrößenverlauf yA(t) folgt und zweitens eine Kostenfunktion f, die den Betrieb des Prozesses bewertet, minimal wird, und drit tens für die Eingangsgrößen ui,B aus der Regelung eine Reserve vorgehalten wird, damit die Regelung im Fall einer Abweichung oder Störung schnell eingreifen kann, ohne die individuellen Beschränkungen zu verletzen.A pilot control A is to generate the input variables u i, A for the subprocesses P i so that firstly the output variable of the process follows the output variable curve y A (t) and secondly a cost function f, which evaluates the operation of the process, becomes minimal, and thirdly , a reserve is kept for the input variables u i, B from the control system so that the control system can intervene quickly in the event of a deviation or malfunction without violating the individual restrictions.
Eine Hauptanwendung des erfindungsgemäßen Optimierungs verfahrens besteht darin, in einem Kraftwerksführungs system den aktuellen Kraftwerkseinsatz zu optimieren. Dabei läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren zy klisch, azyklisch oder zyklisch mit azyklischen Bear beitungsanforderungen anwenden. Bestimmt wird die unter den beschriebenen Restriktionen und Nebenbedingungen optimale Leistungsaufteilung, die nach dem Zyklus oder dem Ablauf des Optimierungsverfahrens hergestellt werden soll.A main application of the optimization according to the invention The procedure is in a power plant management system to optimize current power plant use. The method according to the invention can be zy cliché, acyclic or cyclic with acyclic bear Apply processing requirements. It is determined under the restrictions and constraints described optimal power split after the cycle or be made in the course of the optimization process should.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist speziell bei Verwendung zur Kraftwerkseinsatzoptimierung die Besonderheit auf, daß Leistungsreserveanforderungen wirtschaftlich optimal erfüllt und prognostizierbare zeitliche Veränderungen von Eingangsgrößen bei der Optimierung vorausschauend berücksichtigt werden können. The method according to the invention specifically shows when used the special feature for optimizing the use of power plants on that power reserve requirements are economical optimally met and predictable timing Changes in input variables during optimization can be considered proactively.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung für den Fall einer Optimie rung des aktuellen Kraftwerkseinsatzes des näheren er läutert. In der Zeichnung zeigen:The invention will now be described with reference to FIG the enclosed drawing in case of an optimization he current power plant use of the nearer purifies. The drawing shows:
Fig. 1 die Sollwertgrenzen ui,min und ui,max eines Kraftwerks und mögliche Sollwertänderungen; Fig. 1, the set point limits u i, u i and min, max of a power plant and possible setpoint changes;
Fig. 2 die Sollwertgrenzen der Optimierung nach Fig. 1 bei reserviertem Regelband RBi; Fig. 2, the set point limits the optimization of Figure 1 in a reserved control band R Bi.
Fig. 3 die Sollwertgrenzen der Optimierung nach Fig. 1 bei zulässigen Regelbandbereichen; Fig. 3 is the set point limits the optimization of Figure 1 in allowable control band areas.
Fig. 4 das summarische Regelband eines Kraftwerks parks; Fig. 4 shows the summary rule of a power plant parks;
Fig. 5 erweiterte Reservebedingungen zu Fig. 4; FIG. 5 extended reserve conditions for FIG. 4;
Fig. 6 einen auf den erreichbaren Suchraum S₂ einge schränkten Suchraum S₁ bei zwei Kraftwerken; Fig. 6 on the accessible search space S₂ limited search space S₁ at two power plants;
Fig. 7 Suchräume S₁, S₂ bei festen Regelbändern für beide Kraftwerke; Fig. 7 search spaces S₁, S₂ with fixed control bands for both power plants;
Fig. 8 eine vorausschauende Einschränkung des er reichbaren Suchraums S₂ auf S₃; Fig. 8 is a foresighted restriction of the search space he can reach S₂ to S₃;
Fig. 9 die Summe einer aktuellen Leistungsaufteilung P₀ und prognostizierte Summensollwerte E₁, E₂, E₃; Figure 9 is the sum of a current power allocation P₀ and predicted total set values E₁, E₂, E₃.
Fig. 10 eine Bahn P₀ - P₁ - P₂ - P₃ im Suchraum S₁ bei optimierten Leistungsaufteilungen P₁, P₂ und P₃; Fig. 10 shows a path P₀ - P₁ - P₂ - P₃ in the search area S₁ with optimized power distributions P₁, P₂ and P₃;
Fig. 11 die Bahn P₀ - P₁ - P₂ - P₃ im Suchraum S₁ bei ausgelassenem Summensollwert E₂; Figure 11 shows the path P₀ - P₁ - P₂ - P₃ in the search space at S₁ exuberant total set point E₂.
Fig. 12 die Bahn P₀ - P₁ - P₂ - P₃ im Suchraum S₁ bei ausgelassenem Summensollwert E₁; Fig. 12, the path P₀ - P₁ - P₂ - P₃ in the search area S₁ with omitted total setpoint E₁;
Fig. 13 die Bahn P₀ - P₁ - P₂ - P₃ im Suchraum S₁ bei ausgelassenen Summensollwerten E₁ und E₂; Figure 13 shows the path P₀ - P₁ - P₂ - P₃ in the search area S₁ with omitted total setpoints E₁ and E₂;
Fig. 14 eine Wegoptimierung von A nach C₁ oder C₂ über B bei tAB < tBC und Fig. 14 is a path optimization from A to C₁ or C₂ over B at t AB <t BC and
Fig. 15 einen Prozeß P mit Vorsteuerung A und Regelung B. Fig. 15 shows a process P with feedforward control scheme A and B.
Anhand der Fig. 1 bis 3 werden die Sollwertgrenzen (Leistungssollwert) eines einzelnen Kraftwerks in Ab hängigkeit von der Zeit t definiert. Dargestellt sind die obere und die untere Leistungsgrenze ui,max und ui,min sowie die maximale positive Leistungsänderung (maximaler positiver Gradient) und die maximale nega tive Leistungsänderung (maximaler negativer Gradient) jeweils ausgehend von einem aktuellen Leistungssollwert ui (O).Referring to Figs. 1 to 3, the set point limits (power target value) of an individual power plant in dependence From t defined by the time. The upper and lower power limits u i, max and u i, min are shown as well as the maximum positive power change (maximum positive gradient) and the maximum negative power change (maximum negative gradient), each based on a current power setpoint u i (O).
Bei einem einzelnen Kraftwerk ist nach Fig. 2 an der oberen und der unteren Leistungsgrenze zusätzlich ein Regelband RBi reserviert, um jederzeit Stellgrößenre serven zum Regeln zu gewährleisten. Diese Regelbänder verschärfen die Restriktionen für die Optimierung, indem die untere und obere Leistungsgrenze für die Optimierung ui,A,min und ui,A,max eingeschränkt werden.In a single power plant, a control band R Bi is additionally reserved at FIG. 2 at the upper and the lower power limit in order to ensure control quantity reserves for regulation at all times. These rules tighten the restrictions for optimization by restricting the lower and upper performance limits for optimization u i, A, min and u i, A, max .
In Fig. 3 ist die Grenze des reservierten Regelbandes gestrichelt gezeichnet, weil ein Merkmal der Erfindung darin besteht, daß die eingeschränkten Leistungsgrenzen für die Optimierung innerhalb eines für die geregelten Kraftwerke eines Kraftwerksparks insgesamt geltenden Regelbandes für das einzelne Kraftwerk durchlässig sind.In Fig. 3, the limit of the reserved control band is drawn in dashed lines, because a feature of the invention is that the restricted performance limits for the optimization within a control band valid for the regulated power plants of a power plant park are permeable to the individual power plant.
Die Fig. 4 und 5 beziehen sich auf die Darstellung eines summarischen Regelbandes, wobei in der Ordinate die Summenleistung und in der Abzisse wiederum die Zeit t abgetragen sind. Die Regelbänder der Gesamtheit des Kraftwerksparks stehen für die Regelung, ausgehend von einer aktuellen Summenregelleistung, voll zur Ver fügung. Innerhalb des Regelbandes wird, wie in Fig. 5 dargestellt, erfindungsgemäß jeweils eine Mindest-Re gelleistungsänderung aufwärts und eine Mindest-Regel leistungsänderung abwärts gefordert. Die Leistungsän derung soll ihre minimale Größe bis zum Erreichen der oberen bzw. der unteren Regelbandgrenze haben. FIGS. 4 and 5 refer to the representation of a summary control band, where the time t, in turn, are removed in the ordinate the sum of power and in the abscissa. The control bands for the entirety of the power plant fleet are fully available for control, based on current total control power. Within the control band, as shown in FIG. 5, a minimum control power change upward and a minimum control power change downward are required according to the invention. The change in performance should have its minimum size until the upper or lower limit of the control band is reached.
Fig. 6 zeigt den Suchraum S₁ für den Fall zweier Kraft werke. Auf der Abzisse ist die Leistung 1 des einen Kraftwerks, auf der Ordinate ist die Leistung 2 des an deren Kraftwerks abgetragen. Eingezeichnet ist der Suchraum S₁, in dem gültige Sollwerte für beide Kraft werke liegen, die die Leistungsgrenzen nicht verletzen. Ausgehend von der aktuellen Leistungsaufteilung P₀ der Summenleistung E₀ auf die beiden Kraftwerke ist der innerhalb von S₁ erreichbare Suchraum S₂ eingezeichnet, in dem gültige Sollwerte nach der Optimierung für beide Kraftwerke liegen, die zusätzlich die maximalen Lei stungsänderungen nicht verletzen. Ausgehend von der aktuellen Leistungsaufteilung P₀ sind Ebenen konstanter Summenleistung E₀, E₁ und E₂ schematisch dargestellt. Fig. 6 shows the search area S₁ in the case of two power plants. The power 1 of one power plant is plotted on the abscissa, the power 2 of the other power plant is plotted on the ordinate. The search area S 1 is located, in which there are valid setpoints for both power plants which do not violate the performance limits. Based on the current power distribution P₀ of the total power E₀ between the two power plants, the search space S₂ that can be reached within S₁ is shown, in which the valid setpoints after optimization are for both power plants, which additionally do not violate the maximum power changes. Based on the current power distribution P₀ levels of constant total power E₀, E₁ and E₂ are shown schematically.
Fig. 7 zeigt den Suchraum S₁ und den erreichbaren Such raum S₂ bei festen Regelbändern RB₁, RB₂ für beide Kraftwerke, wobei ebenso wie in Fig. 6 auf der Abzisse die Leistung des Kraftwerks 1 und auf der Ordinate die Leistung des Kraftwerks 2 dargestellt ist. In ähnlicher Weise ist in Fig. 8 die vorausschauende Einschränkung des erreichbaren Suchraums S₂ auf S₃ für den Fall schematisiert dargestellt, daß die Sollwertveränderung der beteiligten Kraftwerke, die entgegen der Tendenz des Summensollwertes gerichtet ist, in Abhängigkeit von der Größe der Summensollwertänderung verboten wird. Fig. 9 zeigt exemplarisch Summensollwerte auf der Ordi nate in Abhängigkeit von der Zeit (Abzisse). Fig. 7 shows the search area S₁ and the search space S₂ achievable with fixed control bands RB₁, RB₂ for both power plants, as well as in Fig. 6 on the abscissa the power of the power plant 1 and on the ordinate the power of the power plant 2 is shown. Similarly, the predictive limitation of the accessible search space S₂ to S₃ is schematically shown in Fig. 8 for the case that the setpoint change of the power plants involved, which is directed against the tendency of the total setpoint, is prohibited depending on the size of the total setpoint change. Fig. 9 shows an example of total setpoints on the ordinate as a function of time (abscissa).
Fig. 9 basiert darauf, daß ausgehend von der Summe der aktuellen Leistungsaufteilung P₀ Summensollwerte E₁, E₂ und E₃, z. B. für die nächsten Minuten, prognostiziert werden. Wenn in der Leistungsdarstellung von Fig. 8 von einer Leistungsaufteilung zum nächsten Prognosewert nach einem Zeitintervall die nächste jeweils optimale Leistungsaufteilung bestimmt wird, ergibt sich nach Fig. 10 im Suchraum die dargestellte Bahn P₀, P₁, P₂, P₃, bei optimierten Leistungsaufteilungen auf den Ebenen konstanter Summenleistung E₀ bis E₃. Fig. 9 is based on the fact that based on the sum of the current power distribution P₀ sum setpoints E₁, E₂ and E₃, z. B. be forecast for the next few minutes. If the next optimal power distribution is determined from a power distribution to the next forecast value after a time interval in the performance representation of FIG. 8, the path P₀, P₁, P₂, P₃ shown in FIG. 10 results in the case of optimized power distributions on the levels constant total power E₀ to E₃.
Nach Fig. 11 bis 13 läßt sich eine endliche Anzahl von Bahnen als Kombination erzeugen, wenn für zwischenzeit liche Prognosewerte die Leistungsaufteilungen nicht wie bisher optimiert werden. In Fig. 11 sind der Summen sollwert E₂, in Fig. 12 der Summensollwert E₁ und in Fig. 13 die Summensollwerte E₁ und E₂ ausgelassen. Die Ebenen konstanter Summenleistung sind gestrichelt ge zeichnet. Hierzu wird weiter unten im einzelnen Stel lung genommen.According to FIGS. 11 through 13, a finite number of paths can be generated as a combination, if the power distributions are not as previously optimized for meantime Liche forecast values. In Fig. 11 the total setpoint E₂, in Fig. 12 the total setpoint E₁ and in Fig. 13 the total setpoints E₁ and E₂ are omitted. The levels of constant total power are shown in dashed lines. This is explained in more detail below.
Ersatz-Leistungsaufteilungen, die nicht wie bisher optimiert wurden, können mit dem Summensollwert so gewählt werden, daß die Bahnlänge von der vorherigen zur nächsten über diese Ersatz-Leistungsaufteilung minimal ist.Replacement performance allocations that are not as before were optimized with the total setpoint be chosen that the web length from the previous one to the next one about this replacement power distribution is minimal.
Für den Fall, daß zwischen der vorherigen, der aktuel len und der nächsten Leistungsaufteilung unterschied lich große Zeiten liegen, wird die Länge der Bahnen durch die Summe der Produkte der einzelnen Längen der Wegstücke mit dem Kehrwert der zugehörigen Zeitdiffe renzen nach Fig. 14 bestimmt. Aus der Zeichnung ergibt sich die Wegoptimierung von A nach C₁ oder C₂ über B für den Fall, daß tAB < tBC ist.In the event that there are different times between the previous, the current len and the next power distribution, the length of the tracks is determined by the sum of the products of the individual lengths of the sections with the reciprocal of the associated time differences according to FIG. 14. From the drawing, the path optimization from A to C₁ or C₂ over B results in the case that t AB <t BC .
Fig. 15 betrifft den Prozeß P mit einer Vorsteuerung A und einer Regelung bzw. einem Regler B. Der Prozeß P besteht aus Teilprozessen P₁, P₂, . . . Pn. Die Vorsteue rung A mit dem Sollwert eA liefert Eingangsgrößen ui,A als Teil der Eingangsgrößen ui für die Teilprozesse Pi (i = 1, 2 . . . n) . Der Regler B, dem der Sollwert eB zuge ordnet ist, liefert Eingangsgrößen ui,B als Teil der genannten Eingangsgrößen ui. Die Ausgangsgrößen yi der Teilprozesse Pi werden zu dem Ausgangsgrößenverlauf y(t) zusammengefaßt. Fig. 15 relates to the process P with a pilot control A and a controller or a controller B. The process P consists of sub-processes P₁, P₂,. . . P n . The pilot control A with the setpoint e A supplies input variables u i, A as part of the input variables u i for the subprocesses P i (i = 1, 2... N). The controller B, to which the setpoint e B is assigned, supplies input variables u i, B as part of the input variables u i mentioned . The output variables y i of the subprocesses P i are combined to form the output variable curve y (t).
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sollen folgende Strategieelemente benutzt werden:In the method according to the invention, the following are intended Strategy elements are used:
Als Ausgangspunkt für die Bestimmung der optimalen Lei stungsaufteilung für den jeweils nächsten Zeitschritt dient erfindungsgemäß wahlweise die aktuelle Sollwertaufteilung, die aktuelle Aufteilung der vorhan denen Ist-Leistungen oder eine Kombination aus beiden Aufteilungen.As a starting point for determining the optimal lei allocation of the next time step According to the invention, the current one is optionally used Setpoint distribution, the current distribution of the existing which actual benefits or a combination of both Divisions.
Zusätzlich zu einem summarischen Regelband (Leistungsreserve) zum Ausgleichen der Wirkleistungs bilanz durch die Regelung dient erfindungsgemäß eine weitere summarische Reservebedingung:In addition to a summary rule book (Power reserve) to balance the active power According to the invention, balance through the regulation is used further summary reserve condition:
Innerhalb des summarischen Regelbandes soll für die Re gelung eine minimale Regelgeschwindigkeit für diejenige Zeit garantiert sein, die zum Erreichen der Regel bandgrenzen mit dieser minimalen Regelgeschwindigkeit, ausgehend von der aktuellen Position im Regelband, be nötigt wird (geforderte mögliche Regelleistungsänderung innerhalb der Regelzeit). Vor Erreichen der Regel bandgrenzen soll diese minimale Regelgeschwindigkeit im Mittel nicht unterschritten werden (Fig. 5) . Die zu sätzliche summarische Reservebedingung ist gleicherma ßen für die Regelung aufwärts und abwärts gültig. Die Regelzeiten sind damit abhängig von der aktuellen Re servenutzung durch das Regelungsmodul. Dieses Strate gieelement bedeutet einen Verzicht auf individuelle Gradientenreserven für die Regelung durch die einzelnen Kraftwerke. Dies führt dazu, daß der Regelung erfindungsgemäß eine dynamische Stellgrößenreserve zur Verfügung steht.Within the summary control band, a minimum control speed should be guaranteed for the time that is required to reach the control band limits with this minimum control speed, based on the current position in the control band (required possible change in control power within the control time). Before the control band limits are reached, this minimum control speed should not be undercut on average ( FIG. 5). The additional summary reserve condition is equally valid for the regulation upwards and downwards. The control times are therefore dependent on the current reserve usage by the control module. This strategy element means no individual gradient reserves for the regulation by the individual power plants. This leads to a dynamic manipulated variable reserve being available to the control according to the invention.
Gegebenenfalls kann erfindungsgemäß jedem Kraftwerk an stelle eines festen Regelbandes ein maximal zulässiger Leistungsanteil für die Regelung zugeordnet sein. Damit ist keine feste Zuordnung von Regelbändern vorgegeben; für jedes Kraftwerk gibt es statt dessen einen zulässi gen Regelbandbereich (Fig. 3). Kraftwerken, die nicht an der Regelung beteiligt werden sollen, wird kein zu lässiger Leistungsanteil für die Regelung zugeordnet. Diese zusätzliche Flexibilität kann erfindungsgemäß durch die Optimierung genutzt werden: In Abhängigkeit von dem aktuellen Summensollwert und der zugehörigen kostenoptimalen Leistungsaufteilung auf die Kraftwerke stehen die geforderten Reserven optimal aufgeteilt zur Verfügung.If necessary, according to the invention, a maximum permissible power component for the control can be assigned to each power plant instead of a fixed control band. This means that there is no fixed assignment of rule bands; for each power plant there is instead a permissible regulatory range ( Fig. 3). Power plants that should not be involved in the control are not assigned a permissible power share for the control. This additional flexibility can be used according to the invention through the optimization: depending on the current total setpoint and the associated cost-optimal power distribution among the power plants, the required reserves are available in an optimally divided manner.
Um zu bestimmen, welche summarische Reserve bei einer gegebenen Leistungsaufteilung tatsächlich vorhanden ist, werden erfindungsgemäß zunächst die in den erwei terten Kraftwerksregelbändern pro Kraftwerk in beide Richtungen möglichen Sollwertänderungen abgeschätzt. Das sind die Sollwertänderungen, die innerhalb der Re gelzeiten, ausgehend vom aktuellen Leistungssollwert, möglich sind. Mit Schätzmodellen lassen sich zusätzlich die bei diesen Sollwertänderungen innerhalb der Regel zeiten erwarteten Leistungsänderungen der Kraftwerke abschätzen.To determine which total reserve for a given performance allocation actually exists is, according to the invention, first of all in the expansions power plant control tapes per power plant in both Directions of possible setpoint changes are estimated. These are the setpoint changes that occur within the Re gel times, based on the current power setpoint, possible are. With estimation models you can additionally those with these setpoint changes within the rule expected changes in output of the power plants estimate.
Die summarische Reserve ergibt sich nach Vorstehendem aus der Summe der möglichen Sollwertänderungen (Stellgrößenreserve) oder der erwarteten Leistungsände rungen (Leistungsreserve) aller Kraftwerke. Damit läßt sich abgeschätzen, wie groß bei einer bestimmten Lei stungsaufteilung die zugehörige Stellgrößen- oder Lei stungsreserve im zeitlichen Mittel ist.The summary reserve results from the above from the sum of the possible setpoint changes (Manipulated variable reserve) or the expected performance changes (power reserve) of all power plants. So that leaves estimate how big a particular lei is the corresponding control variable or output power reserve over time.
Oszillierende oder stark schwankende Sollwertverläufe für einzelne Kraftwerke sind unerwünscht, weil sie eine starke Materialbeanspruchung verursachen. Um dies zu berücksichtigen, werden erfindungsgemäß die Kostenfunk tionen um Terme zur Bestrafung von Sollwertänderungen und (insbesondere unstetigen) Gradientenänderungen er weitert. Außerdem wird zusätzlich zu den einzelnen Kostenfunktionen der Kraftwerke eine Kostenfunktion für den ungewollten Leistungsaustausch zwischen den Ver bundpartnern, ausgelöst durch eine fehlende Summenlei stung im eigenen Versorgungsgebiet, ergänzt.Oscillating or strongly fluctuating setpoint trends for individual power plants are undesirable because they are one cause heavy material stress. To do this take into account the cost radio according to the invention terms around punishment for setpoint changes and (particularly discontinuous) gradient changes continues. It also adds to the individual Cost functions of the power plants a cost function for the unwanted exchange of services between the Ver federal partners, triggered by a lack of aggregate credit in their own supply area, added.
Abweichungen vom gewünschten Summensollwert und Abwei chungen von der Reserveforderung bei einer Leistungs aufteilung werden erfindungsgemäß mit einer Bestra fungsfunktion bewertet, die nur Null (bei Erfüllung) oder positive Funktionswerte (bei Nichterfüllung) an nehmen kann. Zusammen mit einer Kostenfunktion, die einer Leistungsaufteilung in Abhängigkeit von der ge wünschten Summenleistung Kosten zuordnet, ergibt sich daraus eine neue Kostenfunktion f für den ganzen zuläs sigen Stellgrößenbereich. Damit läßt sich der Suchraum für die Optimierung auf den ganzen zulässigen Stell größenbereich erweitern; er ist nicht auf diejenige Ebene konstanter Leistung beschränkt, auf welcher der vorgegebene Summensollwert erfüllt ist.Deviations from the desired total setpoint and deviation the reserve claim for a benefit division according to the invention with a Bestra assessment function that is only zero (if fulfilled) or positive function values (if not fulfilled) can take. Along with a cost function, the a division of benefits depending on the ge assigns the desired total output costs this allows a new cost function f for the whole range of manipulated variables. This allows the search space for optimization on the whole permissible position expand size range; he's not on one Level of constant power at which the predetermined total setpoint is met.
Zusätzlich zum aktuellen Summensollwert werden erfin dungsgemäß in Form von Zeitverläufen oder von einzelnen Werten für bestimmte Zeitpunkte prognostizierte Summen sollwerte für die nächsten Minuten verwendet, um vor ausschauend auf Änderungen zu reagieren. Für die Än derung des Leistungsverbrauchs liegt eine eigene Pro gnose vor (Lastprognose) . Unbeeinflußbare Leistungs einspeisungen, die nicht von den zu führenden Kraftwer ken kommen, lassen sich ebenfalls prognostizieren. In addition to the current total setpoint, inventions are made appropriately in the form of time courses or individual Values predicted sums for certain times setpoints used for the next few minutes before looking to respond to changes. For the aen a change in the power consumption is a separate pro forecast before (load forecast). Uncontrollable performance feeds that are not supplied by the power plant ken come, can also be predicted.
Durch die Zusammenfassung ergeben sich daraus progno stizierte Summensollwerte für die Kraftwerkseinsatzop timierung (Fig. 9).The summary results in predicted total setpoints for power plant use optimization ( FIG. 9).
Kraftwerkssollwerte, die bereits vor der Optimierung feststehen, können erfindungsgemäß erzwungen werden, indem die zulässigen Leistungsgrenzen dieser Kraftwerke auf diese Sollwerte gesetzt werden. Unbeeinflußbare Leistungserzeugungen von Kraftwerken, die sich z. B. in der Anfahrt oder Abfahrt befinden, werden für die näch sten Minuten abgeschätzt und als Leistungssollwerte interpretiert. Die Leistungssollwerte und damit auch die Leistungsgrenzen der Kraftwerke, die an der Kraft werkseinsatzoptimierung nicht beteiligt werden, sind damit im voraus bekannt. Die zukünftigen Leistungsgren zen der anderen Kraftwerke lassen sich erfindungsgemäß abschätzen, oder sie sind durch Informationen von den Kraftwerken bekannt, oder sie ändern sich nicht. Damit gibt es Prognosen für die zukünftigen Leistungsgrenzen aller Kraftwerke, die dann zusammen mit den prognosti zierten Summensollwerten bei der Vorschau verwendet werden können.Power plant setpoints already before optimization are certain can be forced according to the invention by the allowable power limits of these power plants are set to these setpoints. Uncontrollable Power generation from power plants, z. B. in the arrival or departure are for the next estimated minutes and as power setpoints interpreted. The power setpoints and therefore also the power limits of the power plants, the power plant deployment optimization are not involved so known in advance. The future performance limits zen of the other power plants can be inventively estimate, or they are informed by the Power plants known, or they do not change. In order to there are predictions for future performance limits of all power plants, which then together with the prognosti used sum setpoints used in the preview can be.
Es wird vorausgesetzt, daß prognostizierte Summensoll werte für die nächsten Minuten (Fig. 9) gegeben sind. Um zu verhindern, daß durch die Optimierung des jeweils aktuellen Summensollwertes die für später prognosti zierten Summensollwerte nicht mehr oder nicht optimal erreicht werden, wird der Suchraum der Optimierung für den aktuellen Summensollwert erfindungsgemäß ausgehend vom bisher zulässigen und erreichbaren Suchraum voraus schauend eingeschränkt.It is assumed that predicted total setpoints are given for the next few minutes ( FIG. 9). In order to prevent the optimization of the respective current total setpoint, the total setpoints predicted for later are no longer or not optimally achieved, the search space of the optimization for the current total setpoint is restricted according to the present invention based on the previously admissible and achievable search space.
Eine harte Suchraumeinschränkung ist gegebenenfalls das Verbot von kleineren Sollwerten der Kraftwerke, wenn der prognostizierte Summensollwert in einer bestimmten Zeit größer als der aktuelle ist, bzw. das Verbot von größeren Sollwerten der Kraftwerke, wenn der prognosti zierte Summensollwert in einer bestimmten Zeit kleiner als der aktuelle ist. Eine weiche Suchraumeinschränkung liegt vor, wenn die Sollwertänderungen der Kraftwerke, die entgegen der Tendenz des Summensollwerts gerichtet sind, in Abhängigkeit von der Größe der Summensollwert veränderung verboten werden. Fig. 8 zeigt exemplarisch die dadurch entstehende Einschränkung des Suchraums S₂ auf den Suchraum S₃.A hard search space restriction may be the prohibition of smaller setpoints of the power plants if the predicted total setpoint is greater than the current one in a certain time, or the prohibition of larger setpoints of the power plants if the predicted total setpoint is less than the current one in a certain time is. A soft search space restriction exists if the setpoint changes of the power plants, which are directed against the tendency of the total setpoint, are prohibited depending on the size of the total setpoint change. Fig. 8 shows an example of the resulting restriction of the search space S₂ on the search space S₃.
Gegeben sind prognostizierte Summensollwerte für die nächsten Minuten (Fig. 9) . Wenn ausgehend von P₀ je weils von einem zum nächsten Prognosewert P₁, P₂, P₃ innerhalb eines Zeitintervalls die nächste jeweils optimale Leistungsaufteilung bestimmt wird, ergibt sich im Suchraum eine Bahn (Fig. 10). Werden auf dieser Bahn ein oder mehrere der Prognosewerte P₁, P₂, P₃ zwischen durch ausgelassen und wird für ausgelassene Prognose werte die Ersatz-Leistungsaufteilung bestimmt, für die die Weglänge im Suchraum von der vorherigen zur näch sten Leistungsaufteilung minimal (kürzester Weg), gleichzeitig aber auf diesem Weg der aktuelle Prognose wert erfüllt ist (kürzester Umweg), dann entstehen un terschiedliche Bahnen im Suchraum. Für den Fall, daß zwischen der vorherigen, der aktuellen und der nächsten Leistungsaufteilung unterschiedlich große Zeiten lie gen, wird die Länge der Bahnen durch die Summe der Pro dukte der einzelnen Längen der Wegstücke ebenfalls er findungsgemäß mit dem Kehrwert der zugehörigen Zeit differenz bestimmt (Fig. 14).Predicted total setpoints are given for the next few minutes ( FIG. 9). If starting from P₀ each Weil from one to the next forecast value P₁, P₂, P₃ the next optimal power distribution is determined within a time interval, a path results in the search area ( Fig. 10). Are omitted on this path one or more of the forecast values P₁, P₂, P₃ between and is omitted for missed forecast values, the replacement power distribution for which the path length in the search area from the previous to the next most power distribution minimal (shortest path), but at the same time In this way, the current forecast value is fulfilled (shortest detour), then different paths are created in the search area. In the event that there are times of different sizes between the previous, the current and the next power distribution, the length of the tracks is also determined according to the invention with the reciprocal of the associated time difference by the sum of the products of the individual lengths of the path sections ( FIG . 14).
Um eine endliche Anzahl von Bahnen zu erzeugen, wird erfindungsgemäß nacheinander jede mögliche Kombination von zwischenzeitlichen Prognosewerten ausgelassen. Da mit entsteht im Suchraum eine Schar von Bahnen, in der sowohl die schrittweise optimierte Bahn als auch die kürzeste Bahn unter Beachtung der zwischenzeitlichen Summensollwerte E₀, E₁, E₂, E₃ enthalten ist (Fig. 10 bis 13) . Falls ein zwischenzeitlicher Summensollwert Ei auf einer schrittweise optimierten Bahn nicht er reichbar ist, gibt es erfindungsgemäß alternative Bah nen, die diesem Summensollwert so nahe wie möglich kom men.In order to generate a finite number of paths, any possible combination of intermediate forecast values is omitted in succession according to the invention. There is a family of paths in the search area, in which both the step-by-step optimized path and the shortest path are included, taking into account the intermediate total setpoints E₀, E₁, E₂, E₃ ( Fig. 10 to 13). If an interim total setpoint E i cannot be reached on a step-by-step optimized path, there are alternative paths according to the invention which come as close as possible to this total setpoint.
Als Alternativen zu den so konstruierten Bahnen dienen erfindungsgemäß solche Bahnen, bei denen für die ausge lassenen Zwischenpunkte ein Kompromiß zwischen optima ler Leistungsaufteilung, Leistungsaufteilung auf dem kürzesten Umweg und vollständiger ersatzloser Auslas sung des Prognosewertes (Ei) gewählt wird. Damit kann die Optimierung diesen Umstand bei der Bestimmung der nächsten Leistungsaufteilung erfindungsgemäß bereits im voraus berücksichtigen. As an alternative to the so constructed lanes, such lanes are used according to the invention in which a compromise between optimal power distribution, power distribution by the shortest detour and complete replacement of the forecast value (E i ) is chosen for the omitted intermediate points. The optimization can therefore take this circumstance into account in advance when determining the next power distribution.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Optimieren des Kraftwerkseinsatzes arbeitet nach Vorstehendem gewis sermaßen auf der Basis einer Bewertungsfunktion, die für alle zulässigen Leistungsaufteilungen in Abhängig keit von den vorherigen Leistungsaufteilungen einen Funktionswert liefert. Diese Bewertungsfunktion setzt sich aus der Summe der erweiterten Kostenfunktionen al ler Kraftwerke zusammen. Zusätzlich wird erfindungsge mäß eine Bestrafungsfunktion für die Nichterfüllung der Summen und Reserveforderung verwendet. Eine geplante vorübergehende Nichterfüllung dieser Forderungen kann z. B. dann von Vorteil sein, wenn dadurch zukünftig diese Forderungen besser erfüllt sind.The inventive method for optimizing the Power plant operation works according to the above on the basis of an evaluation function that dependent on all permissible power distributions of the previous division of benefits Function value delivers. This evaluation function sets derive from the sum of the expanded cost functions al power plants together. In addition, fiction according to a punishment function for the non-fulfillment of the Totals and reserve claim used. A planned one temporary non-fulfillment of these claims e.g. B. will be an advantage if this will result in the future these requirements are better met.
Die zulässigen Leistungsgrenzen und Sollwertgradienten der Kraftwerke begrenzen erfindungsgemäß den Suchraum, in dem alle zulässigen Leistungssollwerte ausgehend von einer gegebenen Leistungsaufteilung liegen.The permissible performance limits and setpoint gradients of the power plants limit the search space according to the invention, in which all permissible power setpoints based on given performance distribution.
Das erfindungsgemäße Optimierungsverfahren bestimmt un ter Berücksichtigung der prognostizierten Summensoll werte ausgehend von einer gegebenen Leistungsaufteilung eine zukünftige optimale Bahn der Summensollwerte in nerhalb des Suchraums für ein bestimmtes Zeitintervall durch eine Bahnoptimierung. Wenn nur ein Summensollwert ohne weitere prognostizierte Summensollwerte in der Optimierung benutzt wird, bestimmt die erfindungsgemäße Optimierung nur die nächste optimale Leistungs aufteilung. The optimization method according to the invention determines un taking into account the forecast total target values based on a given power distribution a future optimal path of the sum setpoints in within the search space for a certain time interval through a path optimization. If only a total setpoint without further predicted total setpoints in the Optimization is used determines the invention Optimizing only the next optimal performance division.
Wird eine Bahnoptimierung durchgeführt, dann arbeitet
das erfindungsgemäße Optimierungsverfahren wie folgt:
Ausgehend von der gegebenen Leistungsaufteilung wird
(wie oben beschrieben) für das bestimmte Zeitintervall
eine Schar von möglichen Bahnen in dem Suchraum er
zeugt. Zur Bestimmung der Stützpunkte dieser Bahnen
werden die optimalen Leistungsaufteilungen, ausgehend
von einer vorherigen Leistungsaufteilung, und Ersatz-
Leistungsaufteilungen bestimmt.If a path optimization is carried out, the optimization method according to the invention works as follows:
Based on the given power distribution (as described above) for the specific time interval, a bevy of possible paths in the search space is generated. To determine the bases of these railways, the optimal power distributions based on a previous power distribution and substitute power distributions are determined.
Für die Optimierung einer Leistungsaufteilung, ausge hend von einer vorherigen Leistungsaufteilung, gibt es erfindungsgemäß zwei Varianten:For the optimization of a power distribution, out based on a previous division of benefits, there is two variants according to the invention:
- a) Zunächst bestimmt die Optimierung auf der Ebene konstanter Leistung innerhalb des Suchraums, auf der der vorgegebene Summensollwert erfüllt ist, die Leistungsaufteilung mit dem kleinsten Wert der Be wertungsfunktion. Ausgehend von dem so gefundenen Punkt P₀ bestimmt die Optimierung dann auf der Ebene konstanter Leistung innerhalb des Suchraums den Punkt P₁, der bei einer möglichst geringen Ver schlechterung der Bewertungsfunktion gegenüber dem Ausgangspunkt den kleinsten Bestrafungsfunktions wert besitzt (schrittweise Vergrößerung der Stell größenreserve unter Beachtung der Summenforderung).a) First, the optimization determines at the level constant performance within the search space the specified total setpoint is met, the Allocation of benefits with the smallest value of the Be scoring function. Starting from what is found Point P₀ then determines the optimization on the Level of constant performance within the search space the point P₁, the Ver as low as possible deterioration of the evaluation function compared to the Starting point for the smallest punishment function worth (gradually increasing the position size reserve taking into account the sum requirement).
- b) Die Optimierung bestimmt innerhalb des Suchraums den Punkt P, für den die Summe als Bewertungsfunk tion und Bestrafungsfunktion minimal ist, ohne daß als erstes versucht wird, nur den vorgegebenen Sum mensollwert zu erfüllen.b) The optimization determines within the search space the point P for which the sum is used as an evaluation radio tion and punishment function is minimal without the first thing you try is only the given sum to meet the target value.
Zur Berechnung der Ersatz-Leistungsaufteilungen für ausgelassene Summensollwerte auf den kürzesten Umweg dient erfindungsgemäß ein iteratives Nährungsverfahren. Bei einem Kompromiß zwischen einer optimalen Leistungs aufteilung, einer Leistungsaufteilung auf dem kürzesten Umweg und einer vollständigen Auslassung des Prognose wertes ohne Ersatz werden die optimale und die Ersatz- Leistungsaufteilung für den kürzesten Umweg berechnet. Von diesen Bahnen wird diejenige als optimale Bahn ausgewählt, die im zeitlich gewichteten Mittel die kleinsten Bewertungs- und Bestrafungsfunktionswerte besitzt. Der erste Punkt dieser Bahn ist die gesuchte nächste optimale Leistungsaufteilung. Zur Optimierung einer Leistungsaufteilung eignen sich erfindungsgemäß lokale, globale und heuristische Optimierungsverfahren, insbesondere auch ein modifizierter Step-by-Step-Algo rithmus (ein spezielles schrittweises Gradientenverfah ren).To calculate the alternative power allocations for omitted total setpoints on the shortest detour according to the invention, an iterative feeding process is used. With a compromise between optimal performance division, a division of benefits on the shortest Detour and a complete omission of the forecast values without replacement, the optimal and the replacement Service allocation calculated for the shortest detour. Of these lanes, the one is considered the optimal lane selected, the time-weighted average smallest evaluation and punishment function values owns. The first point of this path is the one you are looking for next optimal power distribution. For optimization a power distribution are suitable according to the invention local, global and heuristic optimization procedures, especially a modified step-by-step algo rithmus (a special gradual gradient process ren).
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich bei der Anwendung zum Optimieren des aktuellen Kraftwerksein satzes gegenüber konventionellen Verfahren unter ande rem durch folgende Vorteile aus:The inventive method is characterized in the Application to optimize the current power plant rate compared to conventional processes, among others rem by the following advantages:
- - Die Stellgrößenreserve wird erfindungsgemäß im Gegensatz zu konventionellen Verfahren kostenop timal bereitgehalten. Insbesondere läßt sich eine größere Stellgrößenreserve als bei einer Zu ordnung von festen Regelbändern auf ausgewählte Kraftwerke nutzen; dadurch werden Kosten gespart. Die Kraftwerksführung wird damit zugleich wirt schaftlicher. Die Einschränkungen des Suchraums für die Optimierung sind weniger restriktiv, so daß die Optimierung für die Aufteilung der Sum menleistung zusätzliche und günstigere Lei stungsaufteilungen ermitteln kann.- The manipulated variable reserve is inventively in In contrast to conventional processes, it is cost-effective timally held ready. In particular, one larger manipulated variable reserve than with a closed order of fixed rule bands on selected Use power plants; this saves costs. The power plant management will be hosted at the same time more sociable. The search space limitations are less restrictive for optimization, so that the optimization for dividing the sum additional and cheaper glue can determine the division of services.
- - Die Regelgüte der Leistungs-Frequenz-Regelung verbessert sich erfindungsgemäß durch eine zeitunabhängige und gleichmäßige Stellgrößenre serve. Zusätzlich zeichnet sich das erfindungs gemäße Verfahren durch eine höhere Flexibilität bei sich ändernden Regelerwartungen aus, weil sich die Reserveforderungen kontinuierlich an die erwarteten Leistungsschwankungen im Versorgungs gebiet angepassen lassen.- The control quality of the power-frequency control improves according to the invention by a time-independent and even manipulated variable re serve. In addition, the invention excels due to greater flexibility with changing rule expectations because the reserve claims continuously meet the expected power fluctuations in supply have the area adjusted.
- - Die vorausschauende, erfindungsgemäße Einschrän kung des Suchraums der Optimierung oder die er findungsgemäße Planung einer optimalen Bahn der Sollwerte im Suchraum der Optimierung vermeidet unerwünschte Umklappeffekte (gegenläufige Soll werttendenzen einzelner Kraftwerke). Zusätzlich wird erfindungsgemäß im voraus dafür gesorgt, daß die Reserveforderungen und die prognostizierten Summensollwerte in den nächsten Minuten ganz oder im zeitlichen Mittel am besten erfüllt sind. Falls prognostizierte Summensollwerte nicht er reichbar sind, werden im voraus Summensollwerte bewußt über- oder untererfüllt.- The predictive, inventive limitation kung the search space of the optimization or he Planning an optimal path according to the invention Avoids setpoints in the search space of the optimization undesired flip-over effects (opposite target trends of individual power plants). In addition is ensured according to the invention in advance that the reserve claims and the forecast Total setpoints completely or in the next few minutes are best met on average. If predicted total setpoints are not are available, summation setpoints are made in advance consciously over- or under-fulfilled.
- - Die Sollwertverläufe der einzelnen Kraftwerke werden erfindungsgemäß durch die Bestrafung von Gradienten und Gradientenänderungen beruhigt, so daß sich ein schonenderer Kraftwerksbetrieb er gibt.- The setpoint curves of the individual power plants are inventively punished by Gradients and gradient changes calmed down that he is a gentler power plant operation gives.
Das erfindungsgemäße Optimierungsverfahren eignet sich insbesondere zusammen mit einem Verfahren zur zentralen Regelung eines Kraftwerksparks, das in der gleichzeitig hinterlegten deutschen Patentanmeldung "Verfahren zum Regeln der Leistung eines Kraftwerksparks" derselben Anmelderin (Akten-Nr. 40 713 K) beschrieben ist. Die Freiheitsgrade, Parameter und Vorgaben des Verfahrens können von externen Modulen zur Überwachung, Qualitäts bewertung oder Vorschau genutzt werden, z. B. für eine Änderung der Reserveforderungen in Abhängigkeit von der erwarteten Größe der Leistungsschwankungen und der er zielten Regelgüte für eine Anpassung der erweiterten Kostenfunktionen zur Bestrafung von Änderungen bei zu unruhigen Sollwertverläufen einzelner Kraftwerke oder für eine automatische Änderung von erlaubten Leistungs grenzen und Gradienten einzelner Kraftwerke.The optimization method according to the invention is suitable especially together with a method for central Regulation of a power plant park in the same time German patent application "Procedure for Regulating the performance of a power plant park "the same Applicant (file number 40 713 K) is described. The Degrees of freedom, parameters and specifications of the process can be from external modules for monitoring, quality evaluation or preview can be used, e.g. B. for a Change in reserve claims depending on the expected size of the power fluctuations and the he aimed control quality for an adjustment of the extended Cost features to punish changes to restless setpoint curves of individual power plants or for an automatic change of allowed power limits and gradients of individual power plants.
Für zusätzliche übergeordnete Einrichtungen zur Überwa chung, Qualitätsbewertung oder Vorausschau bieten sich Verfahren zur Mustererkennung, Ereigniserkennung, Clusteranalyse, Neutronale Netze, Fuzzy-Systeme, Simu lationssysteme oder Expertensysteme an, insbesondere ein an den Prozeß angekoppeltes Fuzzy-Gütemaß, das den Prozeß on-line bewertet und vom Prozeßbediener oder ei ner direkten Rückkopplung zum Eingriff in den Prozeß genutzt wird. For additional superordinate facilities for monitoring Research, quality assessment or foresight are available Process for pattern recognition, event recognition, Cluster analysis, neutron networks, fuzzy systems, simu lation systems or expert systems, in particular a fuzzy quality measure linked to the process, which the Process evaluated online and by process operator or egg ner direct feedback for intervention in the process is being used.
Besondere Vorteile ergeben sich für die Erfindung bei der Verwendung von positiven und negativen Fuzzy-Regeln und bei der Verwendung eines parametrisierten Fuzzy-In terfrequenzfilters, bei dem der Parameter angibt, ob die Regeln härter oder weicher interpretiert werden sollen, auf der übergeordneten Ebene zur Überwachung und Bewertung (vgl. hierzu die deutschen Patent schriften 43 08 083 und 44 16 465).Particular advantages result for the invention the use of positive and negative fuzzy rules and when using a parameterized fuzzy-in terfrequency filter, in which the parameter indicates whether the rules are interpreted harder or softer should, at the higher level for monitoring and evaluation (cf. the German patent publications 43 08 083 and 44 16 465).
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Kraftwerkseinsatzoptimierung, vorzugsweise mit ei nem digitalen Rechnersystem, einem Automatisierungssy stem oder einem Simulationssystem, wobei Teile des Verfahrens auch mit unterschiedlichen Systemen reali sierbar sind.The method according to the invention is particularly suitable to optimize power plant use, preferably with an egg a digital computer system, an automation system stem or a simulation system, with parts of the Procedure also with different systems reali are sizable.
Claims (22)
- (a) wobei für die Eingangsgrößen individuelle Beschränkungen der Form bestehen,
- (aa) woraus sich Abstände der Summen Σ ui und Σ vi zu den summarischen Grenzen Σ ui,min, Σ ui,max und Σ vi,min, Σ vi,max, das sind die summarischen Reserven für die Summen Σ ui und Σ vi, ergeben,
- (ab) die Ausgangsgröße y des Prozesses P in der Form y = y₁ + y₂ + . . . yn entsteht und
- (ac) der Prozeßbetrieb durch eine Kostenfunk tion f bewertet wird, die sich aus der Summe von Teilkostenfunktionen fi(ui) ergibt,
- (b) wobei zum Erreichen eines gewünschten Aus gangsgrößenverlaufs yA(t) die Teilprozesse Pi mit Eingangsgrößenverläufen ui(t) beaufschlagt werden und diese Verläufe ui(t) aus der Summe der von einer Vorsteuereinrichtung A und einem Regler B erzeugten Anteile ui,A(t) und ui,B(t) gebildet werden,
- (c) wobei der Regler B auf eine vorgegebene Regelgröße eB reagiert, die durch Störun gen und Abweichungen der Ausgangsgröße y von dem gewünschten Ausgangsgrößenverlauf yA(t) entsteht, und
- (d) die Vorsteuereinrichtung A einen vorzuge benden Sollwertverlauf eA(t) verwendet, der dem aktuellen Zeitpunkt und zukünfti gen Zeitpunkten einen Sollwert eA zuord net, dadurch gekennzeichnet,
- (e) daß für den Fall, daß sich der nächste Sollwert eA für die Vorsteuerung A inner halb einer Zykluszeit nicht vollständig auf die Eingangsgrößen ui,A aufteilen läßt, ohne daß in Summe mit den aktuellen Eingangsgrößen ui,B, ausgehend von vorge gebenen Eingangsgrößen u′i, die nächsten Eingangsgrößen ui die individuellen Beschränkungen verletzen, die maximal mög lichen Eingangsgrößen ui,A gewählt werden, und
- (f) daß für den anderen Fall, für den sich der Sollwert eA der Vorsteuerung A auf eine oder mehrere Arten vollständig auf die Eingangsgrößen ui,A aufteilen läßt, eine Aufteilung gewählt wird, für die eine sum marische Reserve für die Regelung des Reg lers B vorhanden ist,
- (g) daß die letztere Aufteilung so bestimmt wird, daß innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs [uB,min; uB,max] für die Summe der Eingangsgrößen ui,B, ausgehend von der aktuellen Summe Σ ui,B, bei gleichbleibenden Eingangsgrößen ui,A unter Einhaltung der individuellen Beschränkun gen der Eingangsgrößen ui
- (ga) die Summe der Eingangsgrößen ui,B mit der minimalen Änderungsgeschwindigkeit vB,min den Wert uB,min und mit der maximalen Änderungsgeschwindigkeit vB,max den Wert uB,max erreicht, und
- (gb) zusätzlich die Kostenfunktion f für die Aufteilung ui,A minimal ist.
- (a) where for the input quantities individual restrictions of the form consist,
- (aa) from which the distances Sum u i and Σ v i differ from the total limits Σ u i, min , Σ u i, max and Σ v i, min , Σ v i, max are the total reserves for the Sums Σ u i and Σ v i ,
- (ab) the output variable y of the process P in the form y = y₁ + y₂ +. . . y n arises and
- (ac) the process operation is evaluated by a cost function f, which results from the sum of partial cost functions f i (u i ),
- (b) wherein the sub-processes P i are applied with input waveforms u i (t) to achieve a desired off gear body size y A (t) and these patterns u i (t) from the sum of the fractions produced by a pilot control device A and a controller B u i, A (t) and u i, B (t) are formed,
- (c) wherein the controller B reacts to a predetermined control variable e B , which arises from disturbances and deviations of the output variable y from the desired output variable profile y A (t), and
- (d) the pilot control device A uses a setpoint curve e A (t) to be given, which assigns a setpoint e A to the current point in time and future times, characterized in that
- (e) that in the event that the next setpoint e A for the precontrol A cannot be completely divided into the input variables u i, A within a cycle time, without starting with a total of the current input variables u i, B predetermined input variables u ′ i , the next input variables u i violate the individual restrictions, the maximum possible input variables u i, A are selected, and
- (f) that for the other case, for which the setpoint e A of the pilot control A can be completely divided into the input variables u i, A in one or more ways, a distribution is selected for which a sum marian reserve for the regulation of the Regulator B is present
- (g) that the latter division is determined such that within a predetermined range of values [u B, min ; u B, max ] for the sum of the input variables u i, B , starting from the current sum Σ u i, B , with constant input variables u i, A while observing the individual restrictions of the input variables u i
- (ga) the sum of the input variables u i, B with the minimum rate of change v B, min reaches the value u B, min and with the maximum rate of change v B, max the value u B, max , and
- (gb) the cost function f for the division u i, A is also minimal.
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