DE102022127524A1 - Method for controlling energy, mass or volume flows and control device designed to carry out the method - Google Patents

Method for controlling energy, mass or volume flows and control device designed to carry out the method Download PDF

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Christian Rommelfanger
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Abstract

Ein Verfahren (100) zur Regelung von Energie-, Massen- oder Volumenströmen in einer speicher- und verlustfreien Anordnung (10) mit mindestens einem Eingang (12) und zwei oder mehr Ausgängen (14, 16), umfasst das Ermitteln (102), ausgehend von einem vorgegebenen Eingangsstrom, einer Soll-Stellgröße für ein jeweils einem Ausgang (14, 16) zugeordnetes Stellglied (20), um einen an dem jeweiligen Ausgang (14, 16) gewünschten Ausgangsstrom bzw. ein gewünschtes Verhältnis der Ausgangsströme an den Ausgängen (14, 16) zueinander einzustellen. Außerdem umfasst das Verfahren das Bestimmen (104) eines Fehlerwerts für jeden Ausgang (14, 16), das Erzeugen (106) einer Ausgangs-Stellgröße für jeden Ausgang (14, 16) auf Basis der Fehlerwerte der Ausgänge (14, 16), und das Anlegen (108) der Ausgangs-Stellgrößen an die jeweiligen Ausgänge (14, 16).A method (100) for controlling energy, mass or volume flows in a storage- and loss-free arrangement (10) with at least one input (12) and two or more outputs (14, 16), comprises determining (102), based on a predetermined input current, a target manipulated variable for an actuator (20) assigned to a respective output (14, 16), in order to set an output current desired at the respective output (14, 16) or a desired ratio of the output currents at the outputs (14, 16) to one another. The method also comprises determining (104) an error value for each output (14, 16), generating (106) an output manipulated variable for each output (14, 16) on the basis of the error values of the outputs (14, 16), and applying (108) the output manipulated variables to the respective outputs (14, 16).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Regelung von Energie-, Massen- oder Volumenströmen, insbesondere in speicher- und verlustfreien Anordnungen, in denen ein Eingangsstrom auf mindestens zwei Ausgangsströme aufgeteilt wird.The present invention relates to the control of energy, mass or volume flows, in particular in storage- and loss-free arrangements in which an input flow is divided into at least two output flows.

In vielen technischen Anwendungen werden an mindestens einem Eingang bereitgestellte Energie-, Massen- oder Volumenströme auf zwei oder mehr individuell regelbare Ausgänge verteilt. Im Folgenden wird aus Gründen der besseren Lesbarkeit nur von Strömen gesprochen. Häufig erfolgt keine echte Regelung der Ausgangsströme, sondern eine ungeregelte Einstellung anhand vorgegebener standardisierter Stellwerte für Stellglieder an dem jeweiligen Ausgang. Die ungeregelte Einstellung der einzelnen Ausgangsströme mittels Stellgliedern kann jedoch in einer Anordnung mit mehreren Ausgängen dazu führen, dass wegen der unvermeidbaren Toleranzen bei der Einstellung der Stellglieder und der gegenseitigen Beeinflussung der an den jeweiligen Ausgängen eingestellten Ströme an einem Ausgang ein größerer Strom als eingestellt fließt, während an einem anderen Ausgang ein kleinerer Strom als eingestellt fließt. Diese Abweichungen können in einer Anordnung, in welchem die Ausgangsströme nicht einzeln erfasst oder gemessen werden, was eine präzise Regelung ermöglichte, zu einem unerwünschten Systemverhalten und sogar Fehlern führen.In many technical applications, energy, mass or volume flows provided at at least one input are distributed to two or more individually controllable outputs. For the sake of better readability, only currents are referred to below. Often there is no real control of the output currents, but an uncontrolled adjustment based on predefined standardized control values for actuators at the respective output. However, the uncontrolled adjustment of the individual output currents using actuators can, in an arrangement with several outputs, lead to a larger current than set flowing at one output, while a smaller current than set flows at another output, due to the unavoidable tolerances in the adjustment of the actuators and the mutual influence of the currents set at the respective outputs. These deviations can lead to undesirable system behavior and even errors in an arrangement in which the output currents are not individually recorded or measured, which would enable precise control.

Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren zur Regelung von Energie-, Massen- oder Volumenströmen zu erhalten, bei welchem die Verhältnisse der jeweiligen Ausgangsströme zueinander möglichst genau einer Vorgabe entsprechen, ohne dass eine Messung der Ausgangsströme erforderlich wäre.It is therefore desirable to obtain a method for controlling energy, mass or volume flows in which the ratios of the respective output flows to each other correspond as closely as possible to a specification without the need to measure the output flows.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren und die in Anspruch 5 angegebene Steuervorrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by the method specified in claim 1 and the control device specified in claim 5. Advantageous embodiments are specified in the respective dependent claims.

Die vorliegende Erfindung geht dabei von einer speicher- und verlustfreien Anordnung aus, d.h., die Summe der einzelnen Ausgangsströme entspricht unmittelbar dem Eingangsstrom.The present invention is based on a memory- and loss-free arrangement, i.e. the sum of the individual output currents corresponds directly to the input current.

Mittels Methoden des maschinellen Lernens unter Bezugnahmen auf entsprechende Lerndaten werden für eine durch ein Modell repräsentierte vorgegebene Anordnung mit einem Eingang und mindestens zwei Ausgängen die Verhältnisse der mindestens zwei Ausgangsströme zueinander bei unterschiedlichen Eingangsströmen und unterschiedlichen Stellungen von Ausgangsstellgliedern der Ausgänge in Beziehung gesetzt. Auf Basis dieser Beziehung kann eine mathematische Beschreibung zur Vorhersage der Verteilung der Ausgangsströme auf die mindestens zwei Ausgänge der Anordnung für einen beliebigen Eingangsstrom erfolgen. Um unvermeidbare Abweichungen des Modells von der tatsächlichen realen Anordnung zu erfassen, werden anhand von Testdaten Fehlerwerte für die einzelnen Ausgänge bestimmt, bspw. der mittlere absolute Fehler oder das Mittel der Wurzel der Fehlerquadrate, welche die Abweichung der von der mathematischen Beschreibung vorhergesagten Verteilung von den tatsächlichen Werten beschreiben. Anhand dieser Fehlerwerte kann ein Residuum als Abweichung zwischen den vorhergesagten Ausgangsströmen und dem Eingangsstrom bestimmt werden, welches auf Basis der Fehlerwerte auf die einzelnen Ausgänge verteilt wird. Dadurch ergibt sich ohne Erfassung der tatsächlichen Ausgangsströme eine Verteilung des Eingangsstroms auf die Ausgänge, welche einer gewünschten Verteilung näherkommt, als in einer Anordnung, in welchem nur die anhand der mathematischen Beschreibung ermittelten Stellwerte zur Einstellung der Stellglieder genutzt werden. Dabei kann der Fehlerwert von der Größe des Eingangsstroms und/oder eines einzustellenden Ausgangsstroms bzw. dem Verhältnis der Ausgangsströme zueinander abhängig sein.Using machine learning methods with reference to corresponding learning data, the ratios of the at least two output currents to one another for different input currents and different positions of output actuators of the outputs are related to one another for a given arrangement represented by a model with one input and at least two outputs. On the basis of this relationship, a mathematical description can be made to predict the distribution of the output currents to the at least two outputs of the arrangement for any input current. In order to detect unavoidable deviations of the model from the actual real arrangement, error values for the individual outputs are determined using test data, e.g. the mean absolute error or the mean of the root of the squares of the errors, which describe the deviation of the distribution predicted by the mathematical description from the actual values. On the basis of these error values, a residue can be determined as the deviation between the predicted output currents and the input current, which is distributed to the individual outputs on the basis of the error values. This results in a distribution of the input current to the outputs without recording the actual output currents, which is closer to the desired distribution than in an arrangement in which only the control values determined on the basis of the mathematical description are used to adjust the actuators. The error value can depend on the size of the input current and/or an output current to be adjusted or the ratio of the output currents to one another.

Dementsprechend umfasst ein Verfahren zur Regelung von Energie-, Massen- oder Volumenströmen in einer speicher- und verlustfreien Anordnung mit mindestens einem Eingang und zwei oder mehr Ausgängen gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung zunächst das Ermitteln einer Soll-Stellgröße für ein jeweils einem Ausgang zugeordnetes Stellglied, um einen an dem jeweiligen Ausgang gewünschten Ausgangsstrom einzustellen. Das Ermitteln kann anhand einer mathematischen Beschreibung der Anordnung erfolgen, welche auch als Kennfeld manifestiert sein kann. Außerdem wird ein Fehlerwert für den jeweiligen Ausgang bestimmt. Hierzu können bspw. Tests einer realen Anordnung genutzt werden, Monte-Carlo-Simulationen der Anordnung, oder dergleichen, deren Fehlerwerte in einer Look-up-Tabelle oder einem Kennfeld abrufbar gespeichert sind. Auf Basis der Soll-Stellgrößen und des jeweiligen Fehlerwerts werden für jeden Ausgang Ausgangs-Stellgrößen erzeugt, welche anschließend die entsprechenden Ausgänge angelegt werden.Accordingly, a method for controlling energy, mass or volume flows in a storage- and loss-free arrangement with at least one input and two or more outputs according to a first aspect of the invention firstly comprises determining a target manipulated variable for an actuator assigned to an output in order to set an output current desired at the respective output. The determination can be carried out using a mathematical description of the arrangement, which can also be manifested as a characteristic map. In addition, an error value is determined for the respective output. For this purpose, tests of a real arrangement, Monte Carlo simulations of the arrangement, or the like can be used, the error values of which are stored in a look-up table or a characteristic map so that they can be called up. Based on the target manipulated variables and the respective error value, output manipulated variables are generated for each output, which are then applied to the corresponding outputs.

Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen umfasst das Ermitteln der der Soll-Stellgröße eine Berechnung anhand eines mathematischen Modells der Anordnung ausgehend von dem vorgegebenen Eingangsstrom und/oder dem an einem jeweiligen Ausgang gewünschten Ausgangsstrom bzw. dem gewünschten Verhältnis der Ausgangsströme zueinander.In one or more embodiments, determining the target manipulated variable comprises a calculation based on a mathematical model of the arrangement starting from the predetermined input current and/or the output current desired at a respective output or the desired ratio of the output currents to one another.

Bei einem oder mehreren Ausgestaltungen umfasst das Bestimmen des Fehlerwerts für jeden der Ausgänge das Auslesen desselben aus einer Look-up-Tabelle oder einem Kennfeld für den vorgegebenen Eingangsstrom und/oder dem an einem jeweiligen Ausgang gewünschten Ausgangsstrom bzw. dem gewünschten Verhältnis der Ausgangsströme zueinander.In one or more embodiments, determining the error value for each of the outputs comprises reading it from a look-up table or a map for the predetermined input current and/or the output current desired at a respective output or the desired ratio of the output currents to one another.

Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen umfasst das Erzeugen der Ausgangs-Stellgröße für jeden Ausgang auf Basis der Fehlerwerte der Ausgänge das Prädizieren einer Differenz zwischen dem Eingangsstrom und der Summe der Ausgangsströme der Ausgänge für den jeweiligen Eingangsstrom und die ermittelte Soll-Stellgröße der Ausgänge. Diese Differenz wird nun auf die Ausgänge im Verhältnis der Fehlerwerte der Ausgänge zueinander aufgeteilt, so dass für den jeweiligen Ausgang ein angepasster Ausgangsstrom bzw. ein angepasstes Verhältnis der Ausgangsströme an den Ausgängen zueinander vorliegt. Schließlich werden die Soll-Stellgrößen für die Ausgänge entsprechend der angepassten Ausgangsströme bzw. des angepassten Verhältnisses der Ausgangsströme zueinander angepasst. Dies kann wiederum eine Berechnung anhand eines mathematischen Modells der Anordnung umfassen oder, bei kleinen Abweichungen, das Auslesen eines Korrekturwerts für die jeweilige Stellgröße aus einer Kennlinie oder einer Look-up-Tabelle.In one or more embodiments, generating the output manipulated variable for each output on the basis of the error values of the outputs comprises predicting a difference between the input current and the sum of the output currents of the outputs for the respective input current and the determined target manipulated variable of the outputs. This difference is then distributed among the outputs in the ratio of the error values of the outputs to one another, so that an adjusted output current or an adjusted ratio of the output currents at the outputs to one another is available for the respective output. Finally, the target manipulated variables for the outputs are adjusted in accordance with the adjusted output currents or the adjusted ratio of the output currents to one another. This can in turn comprise a calculation based on a mathematical model of the arrangement or, in the case of small deviations, reading out a correction value for the respective manipulated variable from a characteristic curve or a look-up table.

Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt an jedem der Ausgänge einen Fehler, welcher im Allgemeinen kleiner ist als bei der ausschließlichen Verwendung von Soll-Stellgrößen, die aus einem idealen Modell der Anordnung gewonnen wurden.The method according to the invention causes an error at each of the outputs which is generally smaller than when using only target manipulated variables obtained from an ideal model of the arrangement.

Die Wirkung des Verfahrens soll an dem folgenden Beispiel erläutert werden:

  • Ein Massenstrom von 500 kg/h soll über einen Eingang in eine Anordnung mit zwei Ausgängen eingespeist werden. Anhand der gegenwärtig anliegenden Stellgrößen der Stellglieder der Ausgänge, die einer gewünschten Verteilung des Eingangsstroms auf die beiden Ausgänge entspricht, kann mittels der mathematischen Beschreibung der Anordnung für den ersten Ausgang ein Ausgangsstrom von 200 kg/h vorhergesagt werden. Für den zweiten Ausgang wird ein Ausgangsstrom von 150 kg/h vorhergesagt. Es verbleibt mithin ein Residuum von 150 kg/h. Dieses Residuum wird nun anhand der Fehlerwerte verteilt. Es sei angenommen, dass der mittlere Fehler des ersten Ausgangs bei 1, und der mittlere Fehler des zweiten Ausgangs bei 2 liegt. Die Fehler weisen also ein Verhältnis von 1 zu 2 auf. Dementsprechend wird das Residuum zu 1/3 dem ersten Ausgang zugeschlagen, und zu 2/3 dem zweiten Ausgang. Entsprechend werden Ausgangs-Stellgrößen für den ersten Ausgang für einen Strom von 200 kg/h und für den zweiten Ausgang von 300 kg/h erzeugt und an die Stellglieder angelegt.
The effect of the procedure will be explained using the following example:
  • A mass flow of 500 kg/h is to be fed into an arrangement with two outputs via an input. Based on the currently applied control variables of the actuators of the outputs, which corresponds to a desired distribution of the input flow between the two outputs, an output flow of 200 kg/h can be predicted for the first output using the mathematical description of the arrangement. An output flow of 150 kg/h is predicted for the second output. This leaves a residue of 150 kg/h. This residue is then distributed based on the error values. It is assumed that the average error of the first output is 1 and the average error of the second output is 2. The errors therefore have a ratio of 1 to 2. Accordingly, 1/3 of the residue is allocated to the first output and 2/3 to the second output. Accordingly, output control variables are generated for the first output for a flow of 200 kg/h and for the second output of 300 kg/h and applied to the actuators.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem elektronischen Steuergerät ausgeführt werden, welches einen oder mehrere Mikroprozessoren, diesem zugeordneten flüchtigen und nicht-flüchtigen Speicher, einen Steuereingang zum Empfang von Soll-Stellgrößen für Stellglieder einer speicher- und verlustfreien Anordnung mit mindestens einem Eingang und mindestens einem Ausgang, sowie Steuerausgänge zur Ansteuerung der Stellglieder aufweist. Die vorstehend genannten Elemente sind über eine oder mehrere Datenleitungen und/oder -busse kommunikativ miteinander verbunden. Der nichtflüchtige Speicher enthält ComputerProgramminstruktionen welche, wenn sie von dem Mikroprozessor in dem flüchtigen Speicher ausgeführt werden, das Steuergerät dazu einrichten, eine oder mehrere Ausgestaltungen oder Weiterentwicklungen des oben beschriebenen Verfahrens durchzuführen.The method according to the invention can be carried out in an electronic control unit which has one or more microprocessors, volatile and non-volatile memory associated therewith, a control input for receiving target manipulated variables for actuators of a memory- and loss-free arrangement with at least one input and at least one output, and control outputs for controlling the actuators. The above-mentioned elements are communicatively connected to one another via one or more data lines and/or buses. The non-volatile memory contains computer program instructions which, when executed by the microprocessor in the volatile memory, set up the control unit to carry out one or more embodiments or further developments of the method described above.

Ein das erfindungsgemäße Verfahren implementierendes Computerprogrammprodukt enthält Befehle, die bei der Ausführung durch einen Prozessor eines Steuergeräts dieses dazu veranlassen, mit Steuerausgängen des Steuergeräts verbundene Stellglieder einer speicher- und verlustfreien Anordnung mit mindestens einem Eingang und mindestens einem Ausgang zur Durchführung einer oder mehrerer Ausgestaltungen oder Weiterentwicklungen des oben beschriebenen Verfahrens anzusteuern.A computer program product implementing the method according to the invention contains instructions which, when executed by a processor of a control unit, cause the control unit to control actuators of a memory- and loss-free arrangement with at least one input and at least one output, which are connected to control outputs of the control unit, in order to carry out one or more embodiments or further developments of the method described above.

Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Medium bzw. Datenträger gespeichert sein. Das Medium bzw. der Datenträger kann physisch verkörpert sein, bspw. als Festplatte, CD, DVD, Flash-Speicher oder dergleichen, das Medium bzw. der Datenträger kann aber auch ein moduliertes elektrisches, elektromagnetisches oder optisches Signal umfassen, das von einem Computer mittels eines entsprechenden Empfängers empfangen und in dem Speicher des Computers gespeichert werden kann.The computer program product can be stored on a computer-readable medium or data carrier. The medium or data carrier can be physically embodied, for example as a hard disk, CD, DVD, flash memory or the like, but the medium or data carrier can also comprise a modulated electrical, electromagnetic or optical signal that can be received by a computer by means of a corresponding receiver and stored in the computer's memory.

Im Folgenden Abschnitt soll die Erfindung anhand der Figuren der Zeichnung näher beschrieben werden. In der Zeichnung zeigt

  • 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Anordnung mit einem Eingang und zwei Ausgängen, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist,
  • 2 ein beispielhaftes Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
  • 3 ein exemplarisches Blockschaltbild einer zur Durchführung des Verfahrens eingerichteten Steuervorrichtung.
In the following section, the invention will be described in more detail with reference to the figures of the drawing. The drawing shows
  • 1 a schematic representation of an exemplary arrangement with one input and two outputs in which the method according to the invention can be carried out,
  • 2 an exemplary flow chart of the method according to the invention, and
  • 3 an exemplary block diagram of a control device configured to carry out the method.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Anordnung 10 mit einem Eingang 12 und zwei Ausgängen 14, 16, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren 100 durchführbar ist. Über den Eingang 12 gelangt ein Energie-, Massen- oder Volumenstrom in die Anordnung 10, dessen Gesamtheit über die beiden Ausgänge 14, 16 wieder aus der Anordnung herausgelangt. Die Anordnung 10 weist außerdem ein Steuergerät 300 auf, welchem über einen Steuereingang 18 Soll-Stellgrößen für den beiden Ausgängen 14, 16 zugeordnete Stellglieder 20 zugeführt sind. Während das Steuergerät 300 in der Figur als Teil der Anordnung 10 dargestellt ist, ist es auch denkbar, dass das Steuergerät 300 ein separates Element bildet, welches mehrere Anordnungen steuert. Die Anordnung kann als Blackbox angesehen werden, in welcher der Eingangsstrom auf beliebige, für die Erfindung unerhebliche Art und Weise ver- oder bearbeitet wird, bevor die Ausgangsströme an den Ausgängen anliegen. 1 shows a schematic representation of an exemplary arrangement 10 with an input 12 and two outputs 14, 16, in which the method 100 according to the invention can be carried out. An energy, mass or volume flow enters the arrangement 10 via the input 12, the entire flow leaving the arrangement again via the two outputs 14, 16. The arrangement 10 also has a control unit 300, to which target manipulated variables for the actuators 20 assigned to the two outputs 14, 16 are fed via a control input 18. While the control unit 300 is shown in the figure as part of the arrangement 10, it is also conceivable that the control unit 300 forms a separate element that controls several arrangements. The arrangement can be viewed as a black box in which the input current is processed or processed in any manner that is irrelevant to the invention before the output currents are present at the outputs.

2 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zur Regelung von Energie-, Massen- oder Volumenströmen in einer speicher- und verlustfreien Anordnung 10 mit mindestens einem Eingang 12 und zwei oder mehr Ausgängen 14, 16. In Schritt 102 wird, ausgehend von einem vorgegebenen Eingangsstrom, eine Soll-Stellgröße für ein jeweils einem Ausgang 14, 16 zugeordnetes Stellglied 20 ermittelt, um einen an dem jeweiligen Ausgang 14, 16 gewünschten Ausgangsstrom bzw. ein gewünschtes Verhältnis der Ausgangsströme an den Ausgängen 14, 16 zueinander einzustellen. In Schritt 104 wird ein Fehlerwert für jeden Ausgang 14, 16 bestimmt, und in Schritt 106 eine Ausgangs-Stellgröße für jeden Ausgang 14, 16 auf Basis der Fehlerwerte der Ausgänge ermittelt. Schritt 106 kann, in Schritt 106-1, das Prädizieren einer Differenz zwischen dem Eingangsstrom und der Summe der Ausgangsströme der Ausgänge 14, 16 für den jeweiligen Eingangsstrom und die ermittelte Soll-Stellgröße der Ausgänge 14, 16 umfassen. Die prädizierte Differenz wird in Schritt 106-2 auf die Ausgänge 14, 16 im Verhältnis der Fehlerwerte der Ausgänge 14, 16 zueinander verteilt, so dass für den jeweiligen Ausgang 14, 16 ein angepasster Ausgangsstrom bzw. ein angepasstes Verhältnis der Ausgangsströme an den Ausgängen 14, 16 zueinander vorliegt. In Schritt 106-3 werden anschließend die Soll-Stellgrößen für die Ausgänge 14, 16 entsprechend der angepassten Ausgangsströme bzw. des angepassten Verhältnisses der Ausgangsströme zueinander angepasst. 2 shows an exemplary flow chart of a method 100 for controlling energy, mass or volume flows in a storage- and loss-free arrangement 10 with at least one input 12 and two or more outputs 14, 16. In step 102, based on a predetermined input current, a target manipulated variable is determined for an actuator 20 assigned to an output 14, 16 in order to set an output current desired at the respective output 14, 16 or a desired ratio of the output currents at the outputs 14, 16 to one another. In step 104, an error value is determined for each output 14, 16, and in step 106 an output manipulated variable is determined for each output 14, 16 on the basis of the error values of the outputs. Step 106 can include, in step 106-1, predicting a difference between the input current and the sum of the output currents of the outputs 14, 16 for the respective input current and the determined target manipulated variable of the outputs 14, 16. The predicted difference is distributed in step 106-2 to the outputs 14, 16 in the ratio of the error values of the outputs 14, 16 to one another, so that an adjusted output current or an adjusted ratio of the output currents at the outputs 14, 16 to one another is present for the respective output 14, 16. In step 106-3, the target manipulated variables for the outputs 14, 16 are then adjusted according to the adjusted output currents or the adjusted ratio of the output currents to one another.

3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines exemplarischen Steuergeräts 300 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens 100. Ein Mikroprozessor 302, flüchtiger Speicher 304, nichtflüchtiger Speicher 306, Steuerausgänge 310 und ein Steuereingang 308 sind über eine oder mehrere Datenleitungen bzw. -busse 312 kommunikativ miteinander verbunden. Der nichtflüchtige Speicher 306 enthält Computerprogramminstruktionen welche, wenn sie von dem Mikroprozessor 302 in dem flüchtigen Speicher 304 ausgeführt werden, das Steuergerät 300 dazu einrichten, nach Maßgabe von über den Steuereingang 308 empfangenen Stellwerten mit Steuerausgängen 310 des Steuergeräts 300 verbundene Komponenten einer Anordnung 10 zur Durchführung einer oder mehrerer Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 anzusteuern. 3 shows a schematic block diagram of an exemplary control device 300 for carrying out the method 100 according to the invention. A microprocessor 302, volatile memory 304, non-volatile memory 306, control outputs 310 and a control input 308 are communicatively connected to one another via one or more data lines or buses 312. The non-volatile memory 306 contains computer program instructions which, when executed by the microprocessor 302 in the volatile memory 304, set up the control device 300 to control components of an arrangement 10 connected to control outputs 310 of the control device 300 in accordance with control values received via the control input 308 in order to carry out one or more embodiments of the method 100 according to the invention.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN (TEIL DER BESCHREIBUNG)LIST OF REFERENCE SIGNS (PART OF THE DESCRIPTION)

1010
Anordnungarrangement
1212
EingangEntrance
1414
AusgangExit
1616
AusgangExit
1818
SteuereingangControl input
2020
StellgliedActuator
100100
VerfahrenProceedings
102102
Soll-Stellgröße ermittelnDetermine target manipulated variable
104104
Fehlerwert bestimmenDetermine error value
106106
Ausgangs-Stellgröße erzeugenGenerate output control variable
106-1106-1
Differenz prädizierenPredict difference
106-2106-2
Differenz aufteilenSplit the difference
106-3106-3
Soll-Stellgröße anpassenAdjust target control value
108108
Ausgangs-Stellgröße an Stellglied anlegenApply output control variable to actuator
300300
SteuergerätControl unit
302302
Mikroprozessormicroprocessor
304304
flüchtiger Speichervolatile memory
306306
nichtflüchtiger Speichernon-volatile memory
308308
SteuereingangControl input
310310
SteuerausgängeControl outputs
312312
Datenleitungen/-busseData lines/buses

Claims (7)

Verfahren (100) zur Regelung von Energie-, Massen- oder Volumenströmen in einer speicher- und verlustfreien Anordnung (10) mit mindestens einem Eingang (12) und zwei oder mehr Ausgängen (14, 16), umfassend: - Ermitteln (102), ausgehend von einem vorgegebenen Eingangsstrom, einer Soll-Stellgröße für ein jeweils einem Ausgang (14, 16) zugeordnetes Stellglied (20), um einen an dem jeweiligen Ausgang (14, 16) gewünschten Ausgangsstrom bzw. ein gewünschtes Verhältnis der Ausgangsströme an den Ausgängen (14, 16) zueinander einzustellen, - Bestimmen (104) eines Fehlerwerts für jeden Ausgang (14, 16), - Erzeugen (106) einer Ausgangs-Stellgröße für jeden Ausgang (14, 16) auf Basis der Fehlerwerte der Ausgänge (14, 16), und - Anlegen (108) der Ausgangs-Stellgrößen an die jeweiligen Ausgänge (14, 16).Method (100) for controlling energy, mass or volume flows in a storage-free and loss-free arrangement (10) with at least one input (12) and two or more outputs (14, 16), comprising: - determining (102), based on a predetermined input current, a target manipulated variable for a control associated with a respective output (14, 16). element (20) to set a desired output current at the respective output (14, 16) or a desired ratio of the output currents at the outputs (14, 16) to one another, - determining (104) an error value for each output (14, 16), - generating (106) an output manipulated variable for each output (14, 16) on the basis of the error values of the outputs (14, 16), and - applying (108) the output manipulated variables to the respective outputs (14, 16). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln (102) der Soll-Stellgröße eine Berechnung anhand eines mathematischen Modells der Anordnung (10) ausgehend von dem vorgegebenen Eingangsstrom und/oder dem an einem jeweiligen Ausgang (14, 16) gewünschten Ausgangsstrom bzw. dem gewünschten Verhältnis der Ausgangsströme zueinander umfasst.Procedure according to Claim 1 , wherein the determination (102) of the desired manipulated variable comprises a calculation based on a mathematical model of the arrangement (10) starting from the predetermined input current and/or the output current desired at a respective output (14, 16) or the desired ratio of the output currents to one another. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen (104) des Fehlerwerts für jeden der Ausgänge (14, 16) das Auslesen desselben aus einer Look-up-Tabelle oder einem Kennfeld für den vorgegebenen Eingangsstrom und/oder dem an einem jeweiligen Ausgang (14, 16) gewünschten Ausgangsstrom bzw. dem gewünschten Verhältnis der Ausgangsströme zueinander umfasst.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein determining (104) the error value for each of the outputs (14, 16) comprises reading the error value from a look-up table or a characteristic map for the predetermined input current and/or the output current desired at a respective output (14, 16) or the desired ratio of the output currents to one another. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Erzeugen (106) der Ausgangs-Stellgröße für jeden Ausgang (14, 16) auf Basis der Fehlerwerte der Ausgänge (14, 16) umfasst: - Prädizieren (106-1) einer Differenz zwischen dem Eingangsstrom und der Summe der Ausgangsströme der Ausgänge (14, 16) für den jeweiligen Eingangsstrom und die ermittelte Soll-Stellgröße der Ausgänge (14, 16), - Aufteilen (106-2) der Differenz auf die Ausgänge (14, 16) im Verhältnis der Fehlerwerte der Ausgänge (14, 16) zueinander, so dass für den jeweiligen Ausgang (14, 16) ein angepasster Ausgangsstrom bzw. ein angepasstes Verhältnis der Ausgangsströme an den Ausgängen (14, 16) zueinander vorliegt, und - Anpassung (106-3) der Soll-Stellgrößen für die Ausgänge (14, 16) entsprechend der angepassten Ausgangsströme bzw. des angepassten Verhältnisses der Ausgangsströme zueinander.Procedure according to Claim 1 , 2 or 3 , wherein the generation (106) of the output manipulated variable for each output (14, 16) on the basis of the error values of the outputs (14, 16) comprises: - predicting (106-1) a difference between the input current and the sum of the output currents of the outputs (14, 16) for the respective input current and the determined target manipulated variable of the outputs (14, 16), - dividing (106-2) the difference between the outputs (14, 16) in the ratio of the error values of the outputs (14, 16) to one another, so that an adjusted output current or an adjusted ratio of the output currents at the outputs (14, 16) to one another is present for the respective output (14, 16), and - adjusting (106-3) the target manipulated variables for the outputs (14, 16) in accordance with the adjusted output currents or the adjusted ratio of the output currents to one another. Steuergerät (300) einer speicher- und verlustfreien Anordnung mit mindestens einem Eingang für einen Energie-, Massen- oder Volumenstrom und zwei oder mehr Ausgängen für entsprechende Ausgangs-TeilströmeControl device (300) of a storage- and loss-free arrangement with at least one input for an energy, mass or volume flow and two or more outputs for corresponding output partial flows Speicher- und verlustfreie Anordnung (10) zur geregelten Verteilung eines an mindestens einem Eingang (12) anstehenden Energie-, Massen- oder Volumen-Eingangsstroms auf mindestens zwei, jeweils ein Stellglied (20) umfassende Ausgänge (14, 16), wobei die Anordnung (10) ein Steuergerät nach Anspruch 5 umfasst.Storage and loss-free arrangement (10) for the controlled distribution of an energy, mass or volume input flow present at at least one input (12) to at least two outputs (14, 16), each comprising an actuator (20), wherein the arrangement (10) comprises a control device according to Claim 5 includes. Kraftfahrzeug mit einer Anordnung (10) nach Anspruch 6.Motor vehicle with an arrangement (10) according to Claim 6 .
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