Optimization-based control of the VARICOL-process

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Sebastian Engell
• Subject Area: Automation, Mechatronics, Control Systems, Intelligent Technical Systems, Robotics
• Term: from 2003 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5400164

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer optimierungsbasierten online-Regelung für den kontinuierlichen chromatographischen VARICOL-Prozess. Dieser Prozess erweitert das chromatographische Simulated Moving-Bed-Verfahren, welches einen scheinbaren Gegenstrom von Flüssigkeit und Feststoff durch simultane Weiterschaltung der Zufuhr- und Abzugsstellen in bestimmten Zeitintervallen realisiert, indem die einzelnen Ports asynchron geschaltet werden. Dadurch ergeben sich zusätzliche Freiheitsgrade zur Beeinflussung des Trennverhaltens, die eine wirtschaftlichere Nutzung im Vergleich zum konventionellen Fall ermöglichen, wie erste theoretische und experimentelle Voruntersuchungen zeigen. Dieses Verfahren lässt sich praktisch durch eine Modifizierung der Steuerung einer SMB-Anlage realisieren, so dass keine zusätzlichen Investitionen entstehen. Der VARICOL-Prozess soll als Anwendungsbeispiel für die im Rahmen der Kooperation entwickelten Algorithmen zur optimierungsbasierten Regelung und Schätzung verfahrenstechnischer Anlagen fungieren. Aus mathematischer Sicht stellen die Komplexität des Modells aus gekoppelten, geschalteten partiellen Differentialgleichungen und der Betrieb am zyklischen stationären Zustand eine besondere Herausforderung dar. Aus systemtheoretischer Sicht ist die Zustandsschätzung aus nur wenigen Messungen am Austritt einzelner Säulen und die Formulierung der Kostenfunktion zur Sicherung der globalen Stabilität besonders anspruchsvoll.

• DFG Programme: Research Grants