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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft Verfahren zum Ermitteln von Modelldatenpunkten, die ein Verhalten eines physikalischen Systems an bestimmten vorgegebenen Messpunkten beschreiben. Die Erfindung betrifft weiterhin Verfahren, um beim Vermessen eines physikalischen Systems zu gewährleisten, dass eine zu vermessende Ausgangsgröße keine unzulässigen Werte annehmen kann.
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Technischer Hintergrund
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Zur Erstellung global gültiger dynamischer, datenbasierter Modelle führt man eine dynamische Versuchsplanung (DOE: Design of Experiment) durch, bei der die Trainingsdaten in Form der Modelldatenpunkte erfasst werden. Die Modelldatenpunkte werden an Messpunkten ermittelt, die durch statische und dynamische Eingangsgrößendatenpunkte eines Eingangsdatenraumes bestimmt werden. Hierbei ist es wünschenswert, die Messpunkte so auszuwählen, dass möglichst viele verschiedene Amplituden und Frequenzen der einzelnen Eingangsgrößen angeregt werden, wobei darauf zu achten ist, dass die Anregungssignale, d.h. die sich durch aufeinanderfolgend angelegte Messpunkte ergebenden Trajektorien, für die verschiedenen Eingangsgrößen nicht miteinander korreliert sind. Bei der Generierung der Messpunkte können beispielsweise so genannte Shifted-Chirp-Signale oder Sobol-Rampensignale verwendet werden.
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Da die Messpunkte letztlich mehr oder weniger zufällig und möglichst gleichverteilt im Eingangsdatenraum generiert werden, kann nicht abgeschätzt werden, welchen Einfluss die Messpunkte auf die zu vermessende Ausgangsgröße haben, da die Generierung der Messpunkte nicht von dem physikalischen System abhängt. Daher ist es nicht möglich, festzustellen, wie die Grenzen für eine dynamische Vermessung, insbesondere bei mehreren Eingangsgrößen, vorzugeben sind. Zwar werden die Gradienten der Eingangsgrößen und deren Eingangswerte/Amplituden für die Vermessung begrenzt, eine solche in der Regel manuell vorgegebene Begrenzung ist jedoch nicht ausreichend, um Systeme realitätsgetreu zu vermessen. Einerseits möchte man das physikalische System mit möglichst hohen Amplituden und Gradienten bis an die physikalischen Grenzen des Systems anregen, und andererseits soll das physikalische System nicht durch die Vermessung so angeregt werden, dass dieses beschädigt oder gar zerstört wird.
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Es ist daher wünschenswert, die Vermessung des physikalischen Systems so durchzuführen, dass dieses nicht in einen Zustand gelangt, der zu einer dauerhaften Beeinträchtigung oder Zerstörung des physikalischen Systems führen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß sind als Verfahren zum Vermessen eines physikalischen Systems gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch vorgesehen.
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Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Vermessen eines physikalischen Systems vorgesehen, um Modelldatenpunkte zu erhalten, die jeweils durch einen Messpunkt und einen zugeordneten Ausgangswert einer Ausgangsgröße bestimmt sind, mit folgenden Schritten:
- – Zyklisches Anlegen von vorgegebenen Messpunkten an das physikalische System;
- – Erfassen von resultierenden Ausgangswerten der Ausgangsgröße des physikalischen Systems bei Anlegen der Messpunkte;
- – Prädizieren von zukünftigen Ausgangswerten der Ausgangsgröße basierend auf einer Prädiktionsfunktion;
- – Bereitstellen von einem oder mehreren der an das physikalische System vorzugebenden Messpunkte durch eine Korrekturfunktion, wenn eine Verletzung einer vorgegebenen Überwachungsbedingung durch den Verlauf der prädizierten Ausgangswerte in einer Überwachungsfunktion erkannt wird.
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Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, die Erfassung von Modelldatenpunkten zu verbessern, indem das physikalische System während des Ablaufs einer dynamischen Messung bezüglich kritischer Zustände der Ausgangsgröße überwacht wird und in das Bereitstellen der vorgegebenen Messpunkte, die als nächstes an das physikalische System angelegt werden sollen, eingegriffen wird, wenn eine Verletzung einer vorgegebenen Überwachungsbedingung, insbesondere durch die Ausgangsgröße, zu erwarten ist.
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Die obige Überwachung der Ausgangsgröße hat den Vorteil, dass nur dann in die Abfolge der Messpunkte, mit denen das physikalische System vermessen wird, eingegriffen wird, wenn durch eine Prädiktion festgestellt wird, dass eine vorgegebene Überwachungsbedingung voraussichtlich überschritten wird. Dadurch wird erreicht, dass die Messpunkte während einer Vermessung des physikalischen Systems angepasst (z.B. durch Einfügen von weiteren Messpunkte) bzw. korrigiert werden können, um eine Beschädigung oder Zerstörung des physikalischen Systems durch ein Überschreiten der vorgegebenen Überwachungsbedingung für die Ausgangsgröße zu vermeiden. Insbesondere können die ursprünglich vorgegebenen Messpunkte aus einem größeren statischen und dynamischen Eingangsdatenraum ausgewählt werden, da die Möglichkeit eines Überschreitens einer Überwachungsbedingung durch die Ausgangsgröße während einer laufenden Vermessung vorgenommen wird. Dadurch ist es möglich, bei der Generierung die Auswahl der zu vermessenden Messpunkte nicht allzu konservativ auszulegen.
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Ein möglichst vollständiges Abdecken des statischen und dynamischen Eingangsdatenraums ist wünschenswert, da ansonsten die Messpunkte nicht zur Erstellung des datenbasierten Modells verwendet werden könnten. Insbesondere können fehlende dynamische Modelldatenpunkte vom datenbasierten Modell zu einer fehlerhaften Modellbildung führen.
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Weiterhin können die Messpunkte einen Eingangsdatenraum von einer oder mehreren Eingangsgrößen definieren, wobei der Eingangsdatenraum weiterhin durch aufeinanderfolgende Gradienten der einen oder der mehreren Eingangsgrößen bestimmt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Prädiktionsfunktion auf einem insbesondere vereinfachten dynamischen Modell des physikalischen Systems, insbesondere einem NARX-Modell, oder einem PT1-Modell basieren.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Korrekturfunktion ausgebildet ist, um einen oder mehrere der Eingangsgrößen der als nächstes anzulegenden Messpunkte mit einer Korrekturgröße zu beaufschlagen, so dass die anstehende Verletzung der vorgegebenen Überwachungsbedingungen abgewendet wird.
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Weiterhin kann die Korrekturgröße als Stellgröße einer Regelungsfunktion gebildet werden, wobei die Korrekturgröße abhängig von einer ersten Regelabweichung gebildet wird, die von dem Verlauf der prädizierten Ausgangswerte abhängt: Die Korrekturgröße wird insbesondere abhängig von einem innerhalb eines vorgegebenen Prädiktionshorizonts als letztes ermittelten prädizierten Ausgangswert der Ausgangsgröße oder abhängig von demjenigen der prädizierten Ausgangswerte gebildet, aus dem sich über dem Verlauf der prädizierten Ausgangswerte eine maximale erste Regelabweichung ergibt.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Regelungsfunktion mithilfe der ersten Regelabweichung während einer ersten Zeitdauer durchgeführt werden, wobei nach Ablauf der ersten Zeitdauer die Regelungsfunktion für eine zweite Zeitdauer basierend auf einer zweiten Regelabweichung durchgeführt wird, die von dem aktuellen Ausgangswert der Ausgangsgröße abhängt.
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Insbesondere können die erste und die zweite Zeitdauer vorgegeben werden, wobei die erste Zeitdauer einer Zeitdauer bis zu einem Einschwingen der Regelungsfunktion entspricht und wobei insbesondere ein Endzeitpunkt der zweiten Zeitdauer als ein Zeitpunkt bestimmt ist, zu dem keine Verletzung der Überwachungsbedingung durch die prädizierten Ausgangswerte mehr auftritt. Ein Ende der zweiten Zeitdauer kann als der Zeitpunkt bestimmt sein, zu dem ein Betrag der Stellgröße kleiner ist als zum Ende der ersten Zeitdauer.
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Weiterhin kann die Überwachungsbedingung einen oder mehrere zulässige Bereiche der Ausgangswerte der Ausgangsgröße und/oder einen oder mehrere Bereiche des Gradienten der Ausgangsgröße vorgeben.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Korrekturgröße als Stellgröße einer modellprädiktiven Regelungsfunktion gebildet werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Vermessen eines physikalischen Systems vorgesehen, um Modelldatenpunkte zu erhalten, die jeweils durch einen Messpunkt und einen zugeordneten Ausgangswert einer Ausgangsgröße bestimmt sind, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um:
- – vorgegebene Messpunkte an das physikalische System zyklisch anzulegen;
- – resultierende Ausgangswerte der Ausgangsgröße des physikalischen Systems zu erfassen;
- – zukünftige Ausgangswerte der Ausgangsgröße basierend auf einer Prädiktionsfunktion zu prädizieren;
- – einen oder mehrere der an das physikalische System vorzugebenden Messpunkte durch eine Korrekturfunktion bereitzustellen, wenn eine Verletzung einer vorgegebenen Überwachungsbedingung durch den Verlauf der prädizierten Ausgangswerte in einer Überwachungsfunktion erkannt wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Prüfstands zum Vermessen eines physikalischen Systems mit Hilfe eines Testverfahrens;
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2 beispielhafte Verläufe von Messdatenpunkten für Eingangsgrößen und resultierende Ausgangswerte einer Ausgangsgröße;
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3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur dynamischen Anpassung einer Vermessung des physikalischen Systems;
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4 ein Blockdiagramm zum Realisieren einer Überwachungsregelung zum Überwachen einer Überwachungsbedingung für eine oder mehrere Eingangsgrößen; und
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5 Verläufe der Ausgangsgrößen und der Stellgröße des Reglers an einer beispielhaften Menge von Messpunkten.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt einen Prüfstand 1, in dem ein physikalisches System 2 vermessen werden kann. Beispiele für Prüfstände sind Motorprüfstände zum Vermessen von Verbrennungsmotoren oder Teilsysteme davon. Alternativ kann auch das Verhalten eines Motorsystems als physikalisches System in einem Kraftfahrzeug vermessen werden.
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Zum Vermessen des physikalischen Systems 2 werden Eingangswerte von Eingangsgrößen E als Messpunkte von einer Testeinrichtung 3 bereitgestellt und jeweils ein daraus resultierender Ausgangswert einer Ausgangsgröße y des physikalischen Systems 2 erfasst. Dazu enthält das physikalische System 2 mindestens einen Sensor 21, um die Ausgangswerte der Ausgangsgröße zu erfassen und an die Testeinrichtung 3 zu übermitteln. Die Ausgangswerte y werden jeweils in Bezug zu den angelegten Eingangswerten des angefahrenen Messpunkts in einem Modelldatenspeicher 31 der Testeinrichtung 3 als Modelldatenpunkte gespeichert.
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Die zur Ermittlung der Modelldatenpunkte bereitgestellten Messpunkte, die einer Kombination von Eingangswerten der Eingangsgrößen entsprechen, können offline ermittelt und der Testeinrichtung 3 bereitgestellt werden. Die bereitgestellten Messpunkte werden nacheinander insbesondere zyklisch an das physikalische System 2 angelegt und ein resultierender Ausgangswert der zu vermessenden Ausgangsgröße y erfasst.
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Die Menge der Messpunkte ist vorzugsweise so gewählt, dass der Eingangsdatenraum möglichst gleichförmig ausgefüllt ist. Weiterhin sollen die Eingangsgrößen E an den Messpunkten das physikalische System 2 mittels verschiedener Kombinationen von möglichen Anregungsfrequenzen anregen. Die Modelldatenpunkte ergeben sich in jedem Messzyklus als Kombination der angelegten Eingangswerte der Eingangsgrößen, der Gradientenwerte, die sich aus dem zyklischen Anlegen der Eingangswerte für die Eingangsgrößen E ergeben, und des Ausgangswerts der Ausgangsgröße y. Insbesondere können die Modelldatenpunkte in jedem Messzyklus als Kombination der angelegten Eingangswerte der Eingangsgrößen von einem oder mehreren zurückliegenden Werten der Eingangsgrößen und des Ausgangswerts der Ausgangsgröße gebildet sein.
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Die Menge der Messpunkte kann durch verschiedene Verfahren generiert werden. In 2 sind beispielhaft für zwei Eingangsgrößen E1, E2 zeitliche Verläufe von Eingangswerten und ein entsprechender Verlauf von Ausgangswerten einer Ausgangsgröße dargestellt. Die Eingangswerte sind im gezeigten Fall mit Hilfe eines Chirp-Verfahrens mit variablen Versatzen erstellt, so dass möglichst viele verschiedene Kombinationen von Eingangswerten der Eingangsgröße und Kombinationen der jeweiligen Gradienten der Eingangsgrößen im Verlauf der Durchführung des Testverfahrens an das physikalische System 2 angelegt werden.
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Jedoch sind auch andere Verfahren zum Bereitstellen von Messpunkten zur Durchführung der Vermessung denkbar, wie beispielsweise mithilfe von Sobolrampen und dergleichen.
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Die Testeinrichtung 3 kann weiterhin eine Überwachungseinheit 33 aufweisen, die die von dem physikalischen System 2 zu erfassenden Ausgangswerte der Ausgangsgröße y empfängt und hinsichtlich einer Überschreitung einer oder mehrerer vorgegebener Überwachungsbedingungen überwacht. Die Überwachungsbedingung definiert einen oder mehrere Betriebsbereiche innerhalb derer das physikalische System 2 sicher betrieben werden kann. Eine Überwachungsbedingung kann beispielsweise einen oder mehrere vorgegebene Schwellenwerte für die Ausgangswerte der Ausgangsgröße y definieren, die zulässige Wertebereiche der Ausgangsgröße y vorgeben. Alternativ oder zusätzlich können als Überwachungsbedingung für die Ausgangswerte der Ausgangsgröße y eine oder mehrere Gradientenbereiche definiert sein, die durch die Abfolge der Ausgangswerte der Ausgangsgröße y eingehalten werden müssen, um die Überwachungsbedingung zu erfüllen.
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Die Überwachungseinheit 33 ist ausgebildet, um basierend auf den zuletzt empfangenen Ausgangswerten der Ausgangsgröße y zu ermitteln, ob innerhalb einer oder mehrerer der nächsten Messzyklen eine Verletzung einer oder gegebenenfalls mehrerer der Überwachungsbedingungen wahrscheinlich ist. Stellt die Überwachungseinheit 33 eine mögliche Verletzung der Überwachungsbedingungen durch die Ausgangsgröße y fest, so greift diese in das Bereitstellen der Messpunkte durch die Testeinrichtung 3 ein, so dass verhindert wird, dass die Ausgangswerte der Ausgangsgröße y in den darauffolgenden Messzyklen die Überwachungsbedingung verletzen. Das Eingreifen in die in den nächstfolgenden Messzyklen anzulegenden Messpunkte kann durch Einfügung einer Menge von Messpunkten erfolgen oder durch Manipulieren der in dem Modelldatenspeicher gespeicherten Messpunkte, so dass die Ausgangswerte der Ausgangsgröße y den Überwachungsbereich nicht verlassen. Der Eingriff durch die Überwachungseinheit 33 erfolgt so lange, bis durch Prädiktion mit einem oder mehreren folgenden unveränderten Messpunkten die prädizierten Ausgangswerte keine Verletzung der Überwachungsbedingung ergeben.
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In 3 ist ein schematisches Funktionsdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens zum Vermessen eines physikalischen Systems mit Ausgangsgrößenüberwachung dargestellt. 3 zeigt zunächst eine Testfunktion 41, die in aufeinanderfolgenden Messzyklen vorgegebene, insbesondere aus einem Modelldatenspeicher entnommene Messpunkte xMess an das physikalische System 2 bereitstellt. Das Bereitstellen kann über ein Additionsglied 42, dem von einer Korrekturfunktion 43 Korrekturwerte einer Korrekturgröße K zugeführt werden, erfolgen. Alternativ kann eine Beaufschlagung auch durch eine Multiplikation erfolgen. Basierend auf dem angelegten Messpunkt xMess wird in dem physikalischen System 2 mit Hilfe des entsprechenden Sensors 21 ein Ausgangswert einer Ausgangsgröße y erfasst und diese gemeinsam mit dem manipulierten Messpunkt in den Modelldatenspeicher 31 gespeichert.
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Die Korrekturfunktion 43 umfasst zunächst eine Auswertung der zuletzt empfangenen Ausgangswerte der Ausgangsgröße y und eine Prädiktion über die in den nächsten Messzyklen zu erwartenden prädizierten Ausgangswerte. Die prädizierten Ausgangswerte werden anhand einer Überwachungsbedingung in einer Überprüfungsfunktion dahingehend überprüft, ob eine Überwachungsbedingung erfüllt oder verletzt wird. Wird die Überwachungsbedingung verletzt, so wird gemäß der Korrekturfunktion 43 die Korrekturgröße bereitgestellt, die auf eine oder mehrere der in dem Messpunkt enthaltenen Eingangsgrößen bzw. ausgewählte der Eingangsgrößen angewendet wird.
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In 4 ist für eine weitere Ausführungsform die Korrekturfunktion 43 der Ausgangsgröße mit Hilfe eines Überwachungsreglers ausgebildet. Hier wird als Überwachungsbedingung ein Maximalwert ymax der Ausgangsgröße y vorgegeben, so dass ein zulässiger Bereich der Ausgangswerte der Ausgangsgröße vorgegeben wird. Analog könnte alternativ oder zusätzlich die Überwachungsbedingung auch einen zulässigen Bereich des Gradienten der Ausgangsgröße y vorgeben.
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Es ist eine aktivierbare Regelungsfunktion 51 vorgesehen, die im aktivierten Zustand eine Korrekturgröße K bereitstellt um die zu korrigierende Eingangsgröße E durch Addition in einem Additionsglied 57 zu beaufschlagen. Im nicht aktivierten Zustand der Regelungsfunktion 51 gibt die Regelungsfunktion 51 den Wert 0 als Korrekturgröße K aus.
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Es ist vorgesehen, dass die Regelungsfunktion 51 nur dann aktiviert wird, wenn prädiziert wird, dass die künftigen Ausgangswerte der Ausgangsgröße y die vorgegebene Überwachungsbedingung verletzen werden. Im vorliegenden Fall soll die Regelungsfunktion 51 nur dann aktiviert werden, wenn die Ausgangswerte der Ausgangsgröße y den Maximalwert ymax überschreiten. Zu Beginn erfolgt die Vermessung des physikalischen Systems 2 basierend auf den in jedem Messzyklus vorgegebenen Messpunkten xMess. Jeder Messpunkt xMess kann durch die Eingangswerte einer oder mehrerer Eingangsgrößen E bestimmt sein.
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Gleichzeitig werden die Messpunkte xMess an eine Überwachungsfunktion 52 zugeführt, in der die Überwachungsbedingung überprüft wird.
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Gleichzeitig werden die Messpunkte xMess in jedem Messzyklus auch einer Prädiktionsfunktion 53 zugeführt, die basierend auf den Messpunkten xMess und den entsprechenden Ausgangswerten der Ausgangsgröße y des physikalischen Systems 2 einen oder mehrere künftige Ausgangswerte der Ausgangsgröße prädiziert bzw. schätzt. Dies kann auf Basis einer Zeitreihenschätzung oder unter Hinzunahme des Verlaufs der Messpunkte xMess von vorangegangenen Messzyklen erfolgen. Als ein dynamisches Modell kann beispielsweise ein NARX-Modell (NARX: Nonlinear Autoregressive with Exogenous Input) oder ein Ausgangsfehler-Modell (OE-Modell) verwendet werden.
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Die Prädiktionsfunktion 53 kann ein vereinfachtes mathematisch-physikalisches Modell des physikalischen Systems darstellen oder kann im einfachsten Fall Differenzengleichungen enthalten, die ein PT1-Modell, PT2-Modell, ein Modell höherer Ordnung oder dergleichen realisieren. Damit kann aus vergangenen Ausgangswerten der Ausgangsgröße y unter Berücksichtigung einer oder mehrerer der relevantesten Eingangsgrößen E eine Schätzung des Verlaufs der Ausgangswerte für die künftigen Messzyklen vorgenommen werden.
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Die Regelungsfunktion 51 erhält eine Regelungsabweichung von einem Differenzglied 56, dem der Maximalwert ymax der Ausgangsgröße, der die Überwachungsbedingung definiert, und der tatsächliche oder prädizierte Ausgangswert y, ŷ zugeführt wird und der die entsprechende Differenz an die Regelungsfunktion 51 leitet. Die Regelungsfunktion 51 kann beispielsweise als einfacher PID-Regler ausgeführt sein. Auch andere Regelungskonfigurationen für die Regelungsfunktion können angewendet werden.
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Die Prädiktion erfolgt mit einem Prädiktionshorizont, d.h. z.B. über eine vorgegebene Anzahl von vorausliegenden (in der Zukunft liegenden) Messzyklen. Der Prädiktionshorizont ist vorgegeben und vorzugsweise so gewählt, dass die Zeitspanne ausreicht, dass die Regelungsfunktion 51 ausreichend Zeit hat, um durch Bereitstellen einer Korrekturgröße K einen kritischen Systemzustand zu verhindern, d.h. zu verhindern, dass durch die aufgrund des Eingriffs der Regelungsfunktion 51 an das physikalische System 2 angelegten korrigierten Messpunkte zu einer Verletzung der Überwachungsbedingung führen.
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Die Überwachungsfunktion 52 erhält nun von der Prädiktionsfunktion 53 die prädizierten Ausgangswerte ŷ und überprüft diese anhand der vorgegebenen Überwachungsbedingung(en). Die Überwachungsfunktion 52 schaltet zum einen die Regelungsfunktion 51 ein, sobald eine zukünftige Verletzung der Überwachungsbedingungen vorhergesehen wird. Zum anderen wird eine Schaltfunktion 55 ausgeführt, wobei bei Einschalten der Regelungsfunktion 51 zunächst einer oder mehrere der prädizierten Ausgangswerte ŷ der Ausgangsgröße zur Bildung einer ersten Regelabweichung durch das Differenzglied 56 basierend auf einer maßgeblichen Ausgangsgröße y* herangezogen wird. Würde statt des nicht prädizierten Ausgangswerts ŷ der tatsächliche Ausgangswert der Ausgangsgröße y auf das Differenzglied 56 zurückgeführt werden, könnte dies einen positiven Regelfehler zur Folge haben, so dass die Regelungsfunktion 51 beim Einschalten zusätzlich in Richtung kritischer Ausgangswerte regeln und dann dem beabsichtigten Verfahren entgegenwirken würde.
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Insbesondere kann die erste Regelabweichung abhängig von einem innerhalb des vorgegebenen Prädiktionshorizonts als letztes ermittelten prädizierten Ausgangswert der Ausgangsgröße y oder abhängig von demjenigen der prädizierten Ausgangswerte gebildet werden, aus dem sich über dem Verlauf der prädizierten Ausgangswerte eine maximale erste Regelabweichung ergibt.
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Die Überwachungsfunktion 52 kann weiterhin vorsehen, dass nach Vorliegen einer Umschaltbedingung nach Ablauf einer ersten Zeitdauer t1 die Schaltfunktion 55 so geschaltet wird, dass als Regelfehler eine zweite Regelabweichung als Differenz zwischen dem vorgegebenen Maximalwert ymax und dem tatsächlichen Ausgangswert der Ausgangsgröße y, die dann der maßgeblichen Ausgangsgröße y* entspricht, berücksichtigt wird. Die Umschaltbedingung kann den Ablauf der vorbestimmten ersten Zeitdauer t1 vorsehen bzw. kann vorliegen, wenn die Regelungsfunktion 51 eingeschwungen ist. Das Einschwingen der Regelungsfunktion 51 kann durch ein Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts durch die Differenz zwischen dem Maximalwert ymax und dem tatsächlichen Ausgangswert der Ausgangsgröße y festgestellt werden. Diese Vorgehensweise dient dazu, dass nach der ersten Reaktion der Regelungsfunktion zur Vermeidung der Verletzung der Überwachungsbedingung die tatsächlichen Ausgangswerte der Ausgangsgröße y geregelt werden und nicht deren Prädiktion.
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Die Überwachungsfunktion 52 kann weiterhin vorsehen, die Regelungsfunktion 51 nach dem Ablauf der auf die erste Zeitdauer t1 folgenden zweiten Zeitdauer t2 abzuschalten oder abzuschalten, wenn die Prädiktion basierend auf den vorgegebenen anstehenden Messwerten (xMess) keine Verletzung der Überwachungsbedingung mehr ergibt. Ein Ende der zweiten Zeitdauer t2 zum Zeitpunkt T2 kann als der Zeitpunkt bestimmt sein, zu dem ein Wert oder Betrag der Korrekturgröße K kleiner ist als der Wert bzw. Betrag der Korrekturgröße K zum Ende der ersten Zeitdauer t1.
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In 5 ist eine Darstellung der Ausgangsgröße im Fall einer Überwachungsregelung (Kurve K1) und im Fall ohne Überwachungsregelung (Kurve K2) dargestellt. Die Regelung ist zwischen einem Anfangszeitpunkt T1 und einem Endzeitpunkt T2 aktiv, da zum Anfangszeitpunkt T1 ein Verletzen der Überwachungsbedingung vorhergesehen wurde. Weiterhin ist der Verlauf der Korrekturgröße K (Kurve K3) für den Fall der eingeschalteten Überwachungsregelung dargestellt. Man erkennt den Zeitpunkt des Reglereingriffs und die asymptotische Annäherung der Ausgangswerte der Ausgangsgröße y an dem vorgegebenen Maximalwert ymax.
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Anstelle eines harten Umschaltens zwischen der ersten Regelabweichung zur zweiten Regelabweichung zum Ende der ersten Zeitdauer t1 kann dieser Übergang auch mithilfe einer Gewichtungsfunktion sanft gestaltet werden, wie z.B. mithilfe einer Rampenfunktion oder dergleichen.
