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FEMPC - Schnelle explizite modellprädiktive Regelung

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Ref.-Nr. 5248

Modellprädiktive Regelungen (engl. Model predictive control, MPC) haben in den letzten Jahren bei vielen industriellen Anwendungen an Bedeutung gewonnen. Typische Umsetzungen basieren darauf, in jedem Taktzyklus ein numerisches Optimierungsproblem zu lösen. In bestimmten Anwendungsfällen besteht die Möglichkeit, auf numerische Optimierungen zu verzichten und stattdessen ein analytisches Regelgesetz mit Methoden der parametrischen Programmierung zu berechnen („explizite MPC“).

Keywords: Modellprädiktive Regelung, Regelungstechnik, Mikroprozessor, Mikrocontroller, Regler, Model predictive control, microprocessor, micro controller

Die Erfindung setzt explizite MPC-Regelgesetze massiv parallel auf rekonfigurierbarer Hardware (field programmable gate arrays o.ä.) um. Dabei ist der Parallelisierungsgrad nur von den Hardwareressourcen abhängig und anpassbar. Ein Mikroprozessor, wie er bei der klassischen MPC verwerndet wird, wird nicht benötigt. Die Schaltung ist aufgrund ihrer kompakten Größe und ihres geringen Energieverbrauchs bei gleichzeitig hohen Taktraten ideal für eingebettete Regler geeignet. Zudem sind Taktfrequenzen erreichbar, die Optimierungsalgorithmen nicht erzielen und die erreichbare Taktfrequenz einfach und scharf abgeschätzt werden. Im Gegensatz zu vielen optimierungsbasierten Umsetzungen kann dadurch Echtzeitfähigkeit im strengen Sinnen garantiert werden.

Vorteile

  • hohe Regelgeschwindigkeit
  • echtzeitfähig
  • kompakt
  • flexibel
  • energiesparend

Kommerzielle Anwendung

Die Erfindung kann in allen Anwendungen eingesetzt werden, für die eine explizite Regelung verfügbar ist. Die Schaltung ist schnell und sehr kompakt.

Aktueller Stand                                                                                                      

Die Ruhr-Universität Bochum ist Inhaberin eines deutschen Patents. Das Verfahren wurde experimentell verifiziert. Im Namen der Ruhr-Universität Bochum bieten wir interessierten Unternehmen die Möglichkeit zu Lizenzierung und zur Weiterentwicklung der Technologie.


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