Modellordnungsreduktion, Beobachterentwurf und Sensorplatzierung für einen Infrarot-Glühofen

Abstract

Zusammenfassung Der Beitrag beschäftigt sich mit dem Beobachterentwurf für die zweidimensionale Temperaturverteilung einer Stahlprobe in einem experimentellen Glühofen. In einem ersten Schritt werden drei unterschiedliche Ansätze zur finit-dimensionalen Approximation der quasilinearen partiellen Differentialgleichung hinsichtlich Modellordnung und Genauigkeit miteinander verglichen. Auf Basis des mit dem POD-Verfahren (Proper Orthogonal Decomposition) approximierten Modells wird unter Berücksichtigung von punktweisen Thermoelement-Messungen an der Probenoberfläche ein erweitertes Kalman-Filter entworfen. Da die Wahl der Sensorplatzierung einen wesentlichen Einfluss auf die Beobachtungsgüte hat, werden in einem weiteren Schritt die optimalen Sensorpositionen im Sinne der Optimierung der Determinante der Gramschen Matrix ermittelt. Simulations- und Messergebnisse bestätigen die Effizienz der vorgestellten Methoden.