Regelung aerodynamischer Strömungen am Beispiel einer rückwärts gewandten Stufe (Robust Control of a Backward-Facing Step Flow)
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R. Becker
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.
A methodology and first results are presented for the robust control of a flow over a backward facing step. Based on numerical solutions of the Navier Stokes equations and experimental results from a wind channel possible candidates for an online determination of an appropriate output variable are proposed. Simple black-box models are used to describe the behaviour of the system in the vicinity of set points. In experiments different robust controllers show their superiority over the open loop strategies mainly proposed in the flow control literature.
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