Druckerhöhungsanlagen sind automatisiert arbeitende Fluidförderanlagen, welche in der Trinkwas-serversorgung zum Einsatz kommen, um ein gefordertes Druckniveau einhalten zu können. Jedoch werden diese komplexen Systeme oft nur mittels einfacher Regelungsalgorithmen geregelt.
Ziel des Projekts war es, eine neuartige adaptive Regelungsstrategie zu entwickeln, welche in der Lage ist, durch Schätzung der unbekannten Störungen im Verbrauchersystem die Anlage stets im hydraulisch effizientesten Punkt zu betreiben und einen definierten Solldruck zu garantieren.
Es wurde ein Versuchsstand konstruiert, welcher ein mehrstöckiges Haus repräsentiert und mit einer dreistufigen Druckerhöhungsanlage gespeist wird. Mithilfe dieses Versuchsstands wurde ein modulares und transferierbares mathematisches Anlagenmodell erstellt, anhand dessen alle weiteren Regelungs- und Steuerungsstrategien iterativ abgeleitet werden konnten.
Das Resultat ist ein Algorithmus (vgl. Abb.), welcher modellbasiert den Gesamtvolumenstrom am Ausgang der Druckerhöhungsanlage schätzt. Basierend hierauf wird mit einem Optimierungsalgorithmus dieser Volumenstrom so auf alle Pumpen aufgeteilt, dass sich die Anlage insgesamt immer im hydraulisch effizientesten Betriebspunkt befindet. Die so ermittelten Volumenströme dienen der Regelung als Sollvorgaben für die Pumpen, welche hieraus entsprechende Drehzahlvorgaben erhalten. Durch eine geschickte Umrechnung bei der Drucktrajektorienplanung für die erste anschaltende Pumpe war es möglich, sämtliche Drucküberschwinger in der Anlage bei der Regelung zu eliminieren. Das Regelungskonzept ist modular aufgebaut und kann auf eine Vielzahl an Systemen mit ungünstiger Dynamik, nicht messbaren Zuständen und mehreren Stellgliedern angewendet werden.
