Regelung aerodynamischer Strömungen am Beispiel einer rückwärts gewandten Stufe (Robust Control of a Backward-Facing Step Flow)

Abstract

Der Beitrag schildert erste Erfahrungen zur robusten Regelung der aerodynamischen Strömung über eine rückwärts gewandte Stufe. Auf der Basis numerischer Lösungen der Navier-Stokes'schen Gleichungen und experimenteller Untersuchungen im Windkanal werden geeignete Mess- und Ersatzregelgrößen ausgewählt. Trotz des stark nichtlinearen und komplexen Verhaltens der Regelstrecke liefert die durchgeführte black-box Identifikation für einzelne Betriebspunkte erstaunlich einfache lineare Modelle. Die Ergebnisse einer darauf aufbauenden Beeinflussung der Stufe mittels PI-Regler, Smith-Prädiktor sowie H ∞-Regler zeigen in Simulation und Experiment die bekannten Vorteile gegenüber den in der strömungsmechanischen Literatur nahezu ausschließlich vorgeschlagenen Steuerungen von Strömungsprozessen.