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Innovative Control, Identification and Estimation Methodologies for Sustainable Energy Technologies

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Autonome Steuerung erneuerbarer Systeme

Durch Förderung der EU konnten große Fortschritte bei mathematischen Methoden zur Steuerung von komplexen dynamischen Systemen erzielt werden. Die Ergebnisse führten zur ersten veröffentlichten Beschreibung zur Steuerung von Flugwindkraftwerke, was durch experimentelle Daten gestützt wurde.

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Die Leittechnik beschäftigt sich mit der Steuerung von komplexen dynamischen Systemen. Die meisten realen Steuerungssysteme sind nichtlinear. Der Output kann nicht einfach von mehreren gleichzeitigen Inputs nur durch Kenntnis des Outputs jedes einzelnen Inputs abgeleitet werden, und das Systemverhalten kann sich je nach den verschiedenen Betriebsbedingungen dramatisch ändern. Die Ingenieure versuchen, die Stabilität und Leistung dieser komplexen nichtlinearen Systeme trotz der wechselnden Systemparameter aufrecht zu erhalten. Die robuste Steuerungstheorie behandelt die Unsicherheit in der Steuerkonstruktion, wobei versucht wurde, Optionen zu finden, die auf Systemveränderungen nicht reagieren. Im Rahmen des Projekts "Innovative control, identification and estimation methodologies for sustainable energy technologies" (ICIEMSET) entwickelte ein von der EU finanzierter Wissenschaftler leistungsstarke neue Algorithmen für die Steuerungstechnik. Sie greifen die Steuerung von komplexen, unsicheren Systemen mit luftgestützten Windenergieanlagen (Windkraftanlagen, die die aerodynamischen Kräfte nutzen, die durch am Boden wie ein Drachen befestigte Flügel generiert werden) wie im Testfall an.   Der Forscher entwickelte im Kontext der Flugwindkraftwerke zahlreiche neuartige Logarithmen für die gesteuerten Tragflügel. Die Genauigkeit und Robustheit der Algorithmen wurde in Experimenten unter Realbedingungen mit Flugwindkraftparadigmen getestet. Durch weitere Fördermittel konnte der Forscher die experimentellen Tätigkeiten fortführen. Er erreichte sein Ziel, die Demonstration des autonomen Flugs eines flexiblen Fesselflügels für mindestens vier aufeinanderfolgende Stunden.   Im Zuge von ICIEMSET wurden 21 Artikel in international referierten Fachzeitschriften veröffentlicht oder angenommen, eine weitere wurde begutachtet. Ferner wurden ein Kapitel in einem Buch sowie zahlreiche Publikationen im Zusammenhang mit Konferenzen veröffentlicht. Das Steuerungssystem für im Boden verankerte Flügel, das im Zuge von ICIEMSET entwickelt wurde, stellt weltweit eine der wenigen erfolgreichen Demonstrationen eines solchen Systems mit umfangreichen experimentellen Daten dar. Insgesamt betrachtet konnte durch ICIEMSET die Entwicklung von robusten Steuerungstechniken für nichtlineare dynamische Systeme weiter vorangetrieben werden. Die Projektergebnisse sind für Wissenschaftler, Konstrukteure und Ingenieure im Bereich der Physik, Ingenieurskunst, Biologie und Chemie von großer Bedeutung. Durch die erfolgreiche Steuerung von autonomen, am Boden verankerten Flügeln oder in Höhen fliegenden Windenergieanlagen kommt man der Verwendung von Windenergie in großen Höhen einen Schritt näher.

Schlüsselbegriffe

Dynamische Systeme, Windkraftanlagen, Leittechnik, nichtlinear, Algorithmus, autonom, Windenergie, luftgestützte Windenergie

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