DE19531133A1

DE19531133A1 - Elektrischer Durchlauferhitzer

Info

Publication number: DE19531133A1
Application number: DE19531133A
Authority: DE
Inventors: Manfred Prof Dr Ing Kronberg; Joerg Dipl Ing Zill
Original assignee: Forbach GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 1997-02-27

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Durchlauferhitzer mit mehreren einstellbaren Heizleistungsstufen und einer Einrichtung zur Einstellung der Heizleistungsstufen.

Bestimmungsgemäß hat ein elektrischer Durchlauferhitzer die Aufgabe, die durch ihn hindurchfließende Flüssigkeit, im allgemeinen Wasser, zu erwärmen. Bei funktionsgerechter Erfüllung dieser Aufgabe wird das austretende Wasser unabhängig von der Zulauftemperatur des Wassers, der Speisespannung des Netzes, dessen Innenwiderstand, den Widerstandswerten der Heizstufen, der Größe des Wasserstroms stets und nach längerer Betriebszeit (Alterung) eine vorgegebene Solltemperatur Tsoll mit einer maximalen Abweichung von Δ Tsoll besitzen. Hierbei wird vorausgesetzt, daß die erforderliche elektrische Leistung des Durchlauferhitzers die Anschlußleistung nicht übersteigt.

Ein solcher Durchlauferhitzer ist beispielsweise aus dem deutsche Patent 34 15 542 bekannt. Dieser Durchlauferhitzer umfaßt eine Aneinanderreihung von elektrisch beheizten Heizleistungsstufen, welche vom Wasser sequentiell unter Wärmeaufnahme durchströmt werden. Dabei ist eine Steuerung des elektrischen Durchlauferhitzers mit mindestens einer regelbaren Heizleistungsstufe derart vorgesehen, daß in einer Steuerphase beim Heizbeginn die Heizleistung fast bis an eine durch Messungen der Einlauftemperatur und der Temperaturerhöhung der Einlauftemperatur pro Zeiteinheit ermittelte Sollheizleistung herangeschaltet wird, die zum Erreichen der Solltemperatur bei der vorliegenden Durchflußmenge und Einlauftemperatur nötig ist, und daß in einer nachfolgenden Regelphase die Auslauftemperatur der Solltemperatur durch die regelbare Heizleistungsstufe nachgeführt wird.

In vor der DE-PS 34 15 542 bekannten Ausführungsformen wurde die Einstellung der Ausgangstemperatur durch eine alleinige Steuerung realisiert. Dazu wird in einer Steuereinrichtung aus der gemessenen Zulauftemperatur des Wassers und dem aktuellen Wasserstrom mit der Solltemperatur des austretenden Wassers bei angenommener konstanter Netzspannung und gegebenem Widerstand der Heizleistungsstufen die erforderliche Heizleistung als Einschaltdauer berechnet. Diese berechnete Einschaltdauer wird nach dem Prinzip der Schwimmungspaketsteuerung eingestellt. Um die Flicker gemäß Norm IEC 555 (Spannungseinbrüche am inneren Widerstand des Versorgungsnetzes nach kurzfristiger, vergleichsweise hoher Leistungsaufnahme eines Verbrauchers) als Folge der durch die Schwingungspaketsteuerung hervorgerufenen Schaltvorgänge abzuschwächen, ist die Steuerung üblicher Weise so organisiert, daß möglichst kleine Leistungsunterschiede geschaltet werden und die Schalthäufigkeit möglichst niedrig ausfällt. Dieser Lösungsweg ist vergleichsweise einfach zu realisieren, besitzt aber alle Nachteile einer Steuerung im Vergleich zur eigentlich erwünschten Regelung der Austrittstemperatur.

Die Mängel dieser Steuerung wurden durch die Offenbarung der DE-PS 34 15 542 beseitigt, weil es vorgesehen wurde, den eingangsseitigen Teil eines Durchlauferhitzer wie bisher zu steuern und somit am Ende der Steuerstrecke eine Wassertemperatur zu erreichen, die dem Sollwert der Austrittstemperatur nahe kommt und diese dabei vorzugsweise nicht übersteigt, und einen kleineren, ausgangsseitigen Teil des Durchlauferhitzers als Regelstrecke zu betreiben und für diesen Regelkreis die gemessene Austrittstemperatur am Ausgang des eingangsseitigen Durchlauferhitzerteils als Istwert zu betrachten.

Dieser Regelkreis wirkt entsprechend der Soll-Ist- Wertdifferenz auf die Heizleistungsstufe dieses zweiten kleineren Teils des Durchlauferhitzer. Weil für diesen begrenzten Teil des Durchlauferhitzers Meß- und Stellort hinreichend eng beieinanderliegend ausführbar sind, wird eine zufriedenstehende Regelung möglich.

Das vorstehend skizzierte Prinzip einer Steuerung eines Zulaufseitigen großen Teils des Durchlauferhitzer (Steuerphase) und einer Regelung eines kleinen auslaufseitigen Teils des Durchlauferhitzers (Regelphase) beseitigt wesentliche Probleme einer alleinigen Regelung, die aus dem speziellen Charakter der Regelstrecke folgt. Der verbleibende Steuerung (Steuerphase) schränkt jedoch den Regelbereich des Regelkreises ein, so daß nicht alle Störungen in einem wünschenswert weiten Bereich ausgeregelt werden können.

Zur Beseitigung dieses Nachteils wird es vorgeschlagen, die Heizleistung einer jeden Heizstufe, insbesondere einer jeden Heizwedel zu regeln. Hierdurch entsteht jedoch ein großer apparativer Aufwand, weil zusätzliche Komponenten, z. B. Regler, Stellglieder, Sollwert- und Istwertgeber, pro Regelkreis erforderlich sind. Während durch mikroelektronische Komponenten diese Mehraufwendungen im allgemeinen unbedeutend in die Kosten eingehen, sind die zusätzlich erforderlichen Sensoren von Nachteil.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Durchlauferhitzer anzugeben, mit dem die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Durchlauferhitzer der eingangsgenannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung die Heizleistungsstufen mittels einer fuzzifizierten Bewertung einer oder mehrerer der Eingangsgrößen Sollwertabweichung für die aktuelle Flüssigkeitstemperatur, zeitliche Temperaturänderung, zweite zeitliche Ableitung der Temperatur, Flüssigkeitseintrittstemperatur, Flüssigkeitsstrom und zeitliche Änderung des Flüssigkeitsstroms einstellt.

Auf diese Weise gelingt es, die Vorzüge beider Verfahren unter gleichzeitiger Vermeidung der mit diesen Verfahren verbundenen Nachteile zu kombinieren. Es wird ein besonders guter Kompromiß zwischen einer noch ausreichenden Regelbarkeit einerseits und einer noch hinreichend aufwandsarmen Gerätetechnik andererseits erreicht.

Eine besonders gute Einstellung der Wasseraustrittstemperatur und ein dabei vertretbarer, technisch und wirtschaftlich sinnvoller Aufwand ergibt sich, wenn zwei Heizleistungsstufen in Reihe geschaltet vorgesehen sind, wobei die erste Stufe - in Strömungsrichtung der Flüssigkeit gesehen - einer Grobregelung und die zweite Stufe einer Feinregelung unterliegen. Auf diese Weise werden zwei unterschiedliche Fuzzifizierungsgrade zur Temperatureinstellung herangezogen, wobei mittels entsprechend abgestimmter Fuzzy-Sets zunächst eine Grob-Annäherung an die Sollaustrittstemperatur und anschließend eine Fein- Annäherung erfolgen.

Ein besonders guter Kompromiß zwischen Komplexität der Fuzzy-Sets und einer hinreichend genauen Temperatureinstellung ergibt sich, wenn für die Sollwertabweichung der aktuellen Temperatur ein Fuzzy-Set mit vorzugsweise fünf oder sieben Zugehörigkeitsfunktionen und/oder für die zeitliche Temperaturänderung ein Fuzzy-Set mit vorzugsweise drei oder fünf Zugehörigkeitsfunktionen vorgesehen sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Durchlauferhitzers;

Fig. 2 ein erstes Fuzzy-Set der Solltemperaturabweichung der Grobregelung;

Fig. 3 ein erstes Fuzzy-Set der zeitlichen Temperaturänderung der Grobregelung;

Fig. 4 eine erste Fuzzy-Regelbasis der Grobregelung;

Fig. 5 das Fuzzy-Set der zeitlichen Leistungsänderung der Grob- und Feinregelung;

Fig. 6 ein erstes Fuzzy-Set der Solltemperaturabweichung der Feinregelung;

Fig. 7 ein erstes Fuzzy-Set der zeitlichen Temperaturänderung der Feinregelung;

Fig. 8 die Formel zur Berechnung der Defuzzifizierung der zeitlichen Leistungsänderung;

Fig. 9 eine erste Fuzzy-Regelbasis der Feinregelung;

Fig. 10 ein zweites Fuzzy-Set der Solltemperaturabweichung der Grobregelung;

Fig. 11 ein zweites Fuzzy-Set der zeitlichen Temperatur änderung der Grobregelung;

Fig. 12 eine zweite Fuzzy-Regelbasis der Grobregelung in Matrixdarstellung;

Fig. 13 ein zweites Fuzzy-Set der Solltemperaturabweichung der Feinregelung;

Fig. 14 ein zweites Fuzzy-Set der zeitlichen Temperaturänderung der Feinregelung; und

Fig. 15 eine zweite Fuzzy-Regelbasis der Feinreglung in Matrixdarstellung.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Durchlauferhitzers 2, der zwei Heizleistungsstufen 4, 6 mit jeweils zwei Heizwedeln 4a, 4b bzw. 6a, 6b aufweist. Jede Heizleistungsstufe verfügt am Ende der jeweiligen Temperaturregelstrecke über einen Sensor 8 bzw. 10. Die Sensoren 8, 10 messen die Ist-Temperatur des Wasserstroms Tistp bzw. Tist.

Die Signale der Sensoren 8, 10 werden an eine Einrichtung zur Einstellung der Heizleistungsstufen 4, 6 übermittelt, die aus Gründen der Anschaulichkeit hier als separate Einrichtungen 12a, 12b dargestellt sind. Die Einrichtungen 12a, 12b steuern wiederum ihrerseits die Heizwendel 4a, 4b bzw. 6a, 6b.

Die Einrichtung 12a ist dabei als Fuzzy-Grobregelung ausgelegt, wobei als Solltemperatur der Grobregelung der Wert Tsollg vorgesehen ist. Dieser Wert Tsollg wird im Ausführungsbeispiel bestimmt aus der Gleichung:

Tsollg 2/3 x Tsoll + 10/3 Kelvin.

Die Einrichtung 12a zur Einstellung der Heizleistungsstufe 4 bewertet die Sollwertabweichung ΔT für die aktuelle Wassertemperatur Tistg gemäß den in Fig. 2 dargestellten Zugehörigkeitsfunktionen und die zeitliche Temperaturänderung T gemäß den in Fig. 3 aufgestellten Zugehörigkeitsfunktionen.

Die Zugehörigkeit µ(Tnull) ist vergleichsweise schmal gehalten, damit schon geringe Temperaturabweichungen ΔT von der Solltemperatur Tsollg aus- und bewertbar sind. Die Zugehörigkeiten µ(Tneg) und µ(Tpos) sind für das sanfte Ausregeln bei mäßigem Abstand von der Solltemperatur Tsollg zuständig. Die Zugehörigkeiten µ(Tnegn) und µ(Tposp) sind für eine maximale Änderung der Heizleistung P zuständig, damit mit der Grobregelung eine hohe Dynamik erreicht wird.

Für die zeitliche Änderung der Temperatur T sind drei Zugehörigkeitsfunktionen vorgesehen. Die Zugehörigkeit µ(Dnull) deckt den Bereich um den Nullpunkt der zeitlichen Temperaturänderung ab, in dem auch kleine zeitliche Änderungen von Interesse sind. Die Zugehörigkeiten µ(Dneg) und µ(Dpos) fallen besonders dann ins Gewicht, wenn bei einer noch vergleichsweise großen Abweichung der Ist-Temperatur Tistg von der Solltemperatur Tsollg aufgrund hoher zeitlicher Änderungsgeschwindigkeiten der Temperatur (hoch dem Betrage nach) bereits eine Reaktion erfolgen muß.

Fig. 4 zeigt in einer Tabelle die Regelbasis der Grobregelung für die Verknüpfung der Zugehörigkeiten der Eingangsgrößen hier Sollwertabweichung ΔT und zeitliche Temperaturänderung . Diese Verknüpfung der Zugehörigkeiten der Eingangsgrößen wird als Inferenz bezeichnet. Die Einrichtung 12a arbeitet also auch als Inferenzstufe.

Für das Fuzzy-Set der Leistung, P sind fünf Zugehörigkeitsfunktionen vorgesehen, und zwar gemäß Fig. 5 die Zugehörigkeiten µ(Pnegn), µ(Pneg), µ(Pnull), µ(Ppos) und µ(Pposp). Die Zugehörigkeit der Leistung P steht nicht für eine absolute Leistung- sondern für eine norminierte, zeitliche Leistungsveränderung . Die Zugehörigkeiten für die Leistung P müssen defuzzifiziert werden, wobei als Defuzzifizierungsmethode die Linienschwerpunktmethode verwendet wird, die gemäß der Formel in Fig. 8 berechnet wird.

Die mögliche Leistungsveränderung liegt in einem geschlossenen Intervall von -1 bis + 1. Es handelt sich hierbei nicht um die tatsächlich zu verändernde Leistung, sondern um einen normierten Wert für die zeitliche Leistungsänderung . Dieses Intervall wurde nochmals in fünf Teilintervalle unterteilt:

P1. P = [-1 bis -0,75)
P2. P = [-0,75 bis -0,25)
P3. P = [-0,25 bis + 0,25]
P4. P = (+ 0,25 bis + 0,75]
P5. P = (+ 0,75 bis + 1].

Bei einer maximal zu veranlassenden zeitlichen Leistungsänderung gemäß Teilintervall P1 und P5 wird die Heizleistung P mit der höchstmöglichen Schalthäufigkeit geändert, wobei diese Änderung immer unter Beachtung der Flicker gemäß DIN IEC 555 geschieht. Im vorliegenden Fall ist dies bei den Heizwendeln 4a und 4b alle etwa 600 ms der Fall. Bei vergleichsweise geringeren zeitlichen Änderungen der Leistung gemäß den Teilintervallen P2 und P4 wird die Heizleistung in einem größeren Zeitabstand geschaltet. Im Ausführungsbeispiel hat sich ein Wert von etwa 1000 ms als günstig erwiesen. Bei diesem Wert ist das Schaltverhalten ausgeglichen, es erfolgt aber, trotzdem noch ein ausreichend schnelles Ausregeln der Solltemperaturabweichung ΔT. Bei einem Wert für die zeitliche Änderung der Leistung im Teilintervall P3 erfolgt keine Veränderung der aktuellen Heizleistung P.

In zur beschriebenen Grobregelung analoger Weise wird bei der Feinregelung mittels der Einrichtung 12b verfahren. Die Zugehörigkeitsfunktionen für die Sollwertabweichung ΔT der aktuellen Temperatur T_ ist sind in Fig. 6 dargestellt. Für die zeitliche Änderung der Temperatur sind drei Zugehörigkeitsfunktionen vorgesehen wie diese in Fig. 7 dargestellt sind. Die Regelbasis zur Verknüpfung der Zugehörigkeiten der Eingangsgrößen, hier Sollwertabweichung ΔT und die zeitliche Änderung der Temperatur , ist in Fig. 9 dargestellt.

Eine Defuzzifizierung der Feinregelung erfolgt gemäß der in Fig. 8 dargestellten Formel, welche nach der Linienschwerpunktmethode abgeleitet ist. Für die zeitliche Leistungsänderung sind die in Fig. 5 dargestellten Zugehörigkeitsfunktionen vorgesehen. Das Intervall für die normierte zeitliche Leistungsänderung verläuft auch für die Feinregelung in einem geschlossenen Intervall von -1 bis + 1, welches die vorstehend beschriebene Unterteilung in fünf Teilintervalle P1 bis P5 aufweist.

Bei einem Wert für die nominierte zeitliche Leistungsänderung im Teilintervall P1 oder P5 wird die Heizleistung mit der höchstmöglichen Schalthäufigkeit geändert, im Rahmen dessen, was unter der Beachtung der Flicker möglich ist. Bei den Heizwedeln 6a und 6b ist dies vorliegend alle etwa 30 Millisekunden der Fall. Die hier gewählte Zeit von 30 Millisekunden für die Feinregelung unterscheidet sich signifikant von dem für die Grobregelung gewählten Zeit von etwa 600 ms. Bei einem Wert der normierten zeitlichen Leistungsänderung in den Teilintervall P2 oder P4 wird in einem größeren Zeitabstand geschaltet, und zwar mit einem Wert von etwa 120 Millisekunden. Auch dieser Wert von 120 Millisekunden für die Feinregelung ist signifikant kleiner als der Wert von 1000 Millisekunden, der bei der Grobregelung vorgesehen ist. Bei einem Hineinfallen in das Teilintervall P3 erfolgt keine Veränderung der Leistung P.

Die Wahl der Kurven für die Zugehörigkeitsfunktionen gemäß den Fig. 2, 3, 5, 6 und 7 sowie deren Anzahl und Verteilung, das Aufstellen der Fuzzy-Regeln gemäß Fig. 4 und 9 und die Art der Verknüpfung ist vom zu regelnden Prozeß abhängig. Die Komplexität ergibt sich aus den Prozeßgegebenheiten und ist hier nicht höher gewählt worden, als es zum Erfüllen der Aufgabenstellung notwendig gewesen ist. Deshalb sind der hier vorgesehene Anwendung des elektrischen Durchlauferhitzers für die Solltemperaturabweichung ΔT fünf Zugehörigkeitsfunktionen und für die zeitliche Temperaturänderung drei Zugehörigkeitsfunktionen vorgesehen.

Darüberhinaus ist es auch alternativ oder zusätzlich möglich, die Fuzzy-Regelung durch eine Bewertung der Wassereintrittstemperatur Tein und des Wasserstroms zu realisieren. Bezüglich der in den Fig. 4 und 9 gezeigten Regelbasen führt dies im Fall einer zusätzlichen Bewertung von Tein und Wasserstrom zu einer vierdimensionalen Regelbasis. Die damit erreichbare Genauigkeit der Einstellung der Wasseraustrittstemperatur Taus rechtfertigt jedoch den einmalig vergleichsweise hohen Aufwand bei der Erstellung der Regelbasen.

Der vorstehend beschriebene Durchlauferhitzer eignet sich selbstverständlich nicht nur zum Erwärmen von Wasser, sondern ist bei entsprechender Modifikation prinzipiell zum Erwärmen aller Flüssigkeiten geeignet.

Ein zweites Beispiel für die Fuzzy-Regelung wird in den Fig. 10 bis 15 gegeben.

Auch hierbei ist die Einrichtung 12a als Fuzzy-Grobregelung ausgelegt, wobei als Solltemperatur der Grobregelung der Wert Tsollg vorgesehen ist. Dieser Wert ist sinnvollerweise kleiner als die Solltemperatur Tsoll am Ausgang des Durchlauferhitzers 2 und mindestens so groß, daß die folgende Stufe 6 mit ihrer Heizleistung in der Lage ist, die gewünschte Temperatur am Ausgang des Durchlauferhitzer zu erreichen.

Tsollg wird in diesem Ausführungsbeispiels bestimmt aus der Gleichung:

Tsollg = 0.76 _* Tsoll

Die Einrichtung 12a zur Einstellung der Heizleistungsstufe 4 bewertet die Sollwertabweichung ΔTg für die aktuelle Wassertemperatur Tistg (Abweichung gleich Sollwert minus Istwert) gemäß den in Fig. 10 dargestellten Zugehörigkeitsfunktionen und die zeitliche Temperaturänderung g gemäß den in Fig. 11 dargestellten Zugehörigkeitsfunktionen.

Fig. 12 zeigt in einer Matrix die Regelbasis der Grobregelung für die Verknüpfung der Zugehörigkeiten der Eingangsgrößen Sollwertabweichung ΔTg und die zeitliche Temperaturänderung g. Diese Verknüpfung der Zugehörigkeiten der Eingangsgrößen wird als Inferenz bezeichnet. Die Einrichtung 12a arbeitet also auch als Inferenzstufe. Für jedes Feld der Matrix wird eine AND- Verknüpfung zwischen Zeilen und Spaltenzugehörigkeit durchgeführt.

Die Zugehörigkeiten µ der Felder müssen noch defuzzifiziert werden, um eine exakte Stellgröße für den Ausgangswert, in vorliegenden Fall die Veränderung der Heizleistung, zu erhalten. Hier eignet sich wieder die in Fig. 8 dargestellte Formel.

Die mögliche Leistungsveränderung liegt in einem geschlossenen Intervall von -1 bis +1. Es handelt sich dabei nicht um die tatsächlich zu verändernde Leistung, sondern um einen normierten Bereich, der ein Maß dafür darstellt, wann geschaltet wird.

Dieses Intervall wurde nochmals in 18 Teilintervalle unterteilt. Jedem Teilintervall wird eine Zeit zugewiesen, nach der zur jeweils benachbarten Leistungsstufe geschaltet wird.

1. = [-1 . . . -0.9) . . . Leistung nach 600 ms verringern
2. = [-0.9 . . . -0.8) . . . Leistung nach 660 ms verringern
3. = [-0.8 . . . -0.7) . . . Leistung nach 720 ms verringern
4. = [-0.7 . . . -0.6) . . . Leistung nach 780 ms verringern
5. = [-0.6 . . . -0.5) . . . Leistung nach 840 ms verringern
6. = [-0.5 . . . -0.4) . . . Leistung nach 900 ms verringern
7. = [-0.4 . . . -0.3) . . . Leistung nach 960 ms verringern
7. = [-0.3 . . . -0.2) . . . Leistung nach 1020 ms verringern
8. = [-0.2 . . . -0.1) . . . Leistung nach 1080 ms verringern
9. = [-0.1 . . . +0.1] . . . Leistung konstant halten
10. = (+0.1 . . . +0.2] . . . Leistung nach 1080 ms erhöhen
11. = (+0.2 . . . +0.33] . . . Leistung nach 1020 ms erhöhen
12. = (+0.3 . . . +0.43] . . . Leistung nach 960 ms erhöhen
13. = (+0.4 . . . +0.5] . . . Leistung nach 900 ms erhöhen
14. = (+0.5 . . . +0.6] . . . Leistung nach 840 ms erhöhen
15. = (+0.6 . . . +0.72] . . . Leistung nach 780 ms erhöhen
16. = (+0.7 . . . +0.8] . . . Leistung nach 720 ms erhöhen
17. = (+0.8 . . . +0.9] . . . Leistung nach 660 ms erhöhen
18. = (+0.9 . . . +1] . . . Leistung nach 600 ms erhöhen.

Bei der Heizleistungsstufe 4 ist es im vorliegenden Fall vorgesehen, daß die Leistung Pg in sechs Leistungsabstufungen unterteilt ist.

In zur beschriebenen Grobregelung analoger Weise wird bei der Feinregelung mittels der Einrichtung 12b verfahren. Die Zugehörigkeitsfunktionen für die Sollwertabweichung ΔT der aktuellen Temperatur Tist sind in Fig. 13 dargestellt. Die Zugehörigkeiten der zeitliche Änderung der Temperatur sind in Fig. 14 dargestellt. Die Regelbasis zur Verknüpfung der Zugehörigkeiten der Eingangsgrößen, hier Sollwertabweichung ΔT und die zeitliche Änderung der Temperatur , ist in Fig. 15 dargestellt.

Die Inferenzbildung und Defuzzifizierung erfolgt analog der Grobregelung. Das sich ergebende geschlossene Intervall ist in folgende 19 Teilintervalle unterteilt:

1. = [-1 . . . -0.9) . . . Leistung nach 90 ms verringern
2. = [-0.9 . . . -0.8) . . . Leistung nach 120 ms verringern
3. = [-0.8 . . . -0.7) . . . Leistung nach 150 ms verringern
4. = [-0.7 . . . -0.6) . . . Leistung nach 180 ms verringern
5. = [-0.6 . . . -0.5) . . . Leistung nach 210 ms verringern
6. = [-0.5 . . . -0.4) . . . Leistung nach 240 ms verringern
7. = (-0.4 . . . -0.3) . . . Leistung nach 270 ms verringern
8. = (-0.3 . . . -0.19) . . . Leistung nach 300 ms verringern
9. = (-0.19 . . . -0.08) . . . Leistung nach 330 ms verringern
10. = (-0.08 . . . +0.08) . . . Leistung konstant halten
11. = (+0.08 . . . +0.19) . . . Leistung nach 330 ms erhöhen
12. = (+0.19 . . . +0.3) . . . Leistung nach 300 ms erhöhen
13. = (+0.3 . . . +0.4) . . . Leistung nach 270 ms erhöhen
14. = (+0.4 . . . +0.5) . . . Leistung nach 240 ms erhöhen
15. = (+0.5 . . . +0.6) . . . Leistung nach 210 ms erhöhen
16. = (+0.6 . . . +0.7) . . . Leistung nach 180 ms erhöhen
17. = (+0.7 . . . +0.8) . . . Leistung nach 150 ms erhöhen
18. = (+0.8 . . . +0.9) . . . Leistung nach 120 ms erhöhen
19. = (+0.9 . . . +1) . . . Leistung nach 90 ms erhöhen.

Bei der Heizleistungsstufe 6 ist es im vorliegenden Fall vorgesehen, daß die Leistung P in 24 Leistungsabstufungen unterteilt ist.

Die Wahl der Kurven in den Fig. 10, 11, 13, 14 sowie deren Anzahl und Verteilung, das Aufstellen der Fuzzy- Regeln gemäß Fig. 12 und 15 und die Art der Verknüpfung ist vom zu regelnden Prozeß abhängig. Die Komplexität ergibt sich aus den Prozeßgegebenheiten und ist hier nicht höher gewählt worden, als es zum Erfüllen der Aufgabenstellung notwendig gewesen ist. Das zeigt sich beispielsweise auch darin, daß der fuzzimäßige Aufwand für die Feinregelung höher ist als für die Grobregelung.

Claims

1. Elektrischer Durchlauferhitzer (2) mit mehreren, einstellbaren Heizleistungsstufen (4, 6) und einer Einrichtung (12a, 12b) zur Einstellung der Heizleistungsstufen (4, 6), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12a, 12b) die Heizleistungsstufen (4, 6) mittels einer fuzzifizierten Bewertung einer oder mehrerer der Eingangsgrößen Sollwertabweichung (ΔT) für die aktuelle Flüssigkeitstemperatur (Tist, Tistg), zeitliche Temperaturänderung (), zweite zeitliche Ableitung der Temperatur (), Flüssigkeitstemperatur (Tein), Flüssigkeitsstroms und zeitliche Änderung des Flüssigkeitsstroms einstellt.

2. Elektrischer Durchlauferhitzer (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Heizleistungsstufen (4, 6) in Reihe geschaltet vorgesehen sind, wobei die erste Stufe (4) in Strömungsrichtung der Flüssigkeit gesehen - einer Grobregelung und die zweite Stufe (6) einer Feinregelung unterliegen.

3. Elektrischer Durchlauferhitzer (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Sollwertabweichung (ΔT) der aktuellen Temperatur (Tist, Tistg) ein Fuzzy-Set mit vorzugsweise fünf oder sieben Zugehörigkeitsfunktionen vorgesehen ist.

4. Elektrischer Durchlauferhitzer (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die zeitlicher Temperaturänderung (T) ein Fuzzy-Set mit vorzugsweise drei oder fünf Zugehörigkeitsfunktionen vorgesehen ist.

5. Elektrischer Durchlauferhitzer (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verknüpfung der fuzzifiziert bewerteten Eingangsgrößen eine vorzugsweise zweidimensionale Matrix vorgesehen ist.