Schnelle Algorithmen fur die Zustands- und Parameterschatzung auf bewegten Horizonten

摘要

Wir behandeln das Problem einer gleichzeitigen Zustands- und Parameterschatzung auf bewegtem Horizont (Moving Horizon Estimation, MHE). Wir schlagen eine MHE Formulierung fur differential-algebraische Systemmodelle vor, die deterministisches Systemverhalten auf dem Schatzhorizont annimmt und eine Regularisierung des Anfangswertes verwendet. Zu ihrer numerischen Losung stellen wir effiziente Methoden zur schnellen On-line-Losung der MHE Probleme vor, die auf dem Mehrzielverfahren fur die Parameterschatzung beruhen. In der vorgeschlagenen MHE Echtzeititeration wird zu jedem MHE Optimierungsproblem nur eine einzige Optimierungsiteration durchgefuhrt, und die aufeinander folgenden Probleme werden durch ein Verschieben der bereits geschatzten Trajektorie effizient initialisiert. Die Methode wird auf das Problem zweier thermisch gekoppelter Destillationskolonnen angewandt und mit einem erweiterten Kalman-Filter verglichen. Neben dem Systemzustand aus uber 400 Variablen werden drei veranderliche Betriebsparameter mitgeschatzt. Die Rechenzeiten fur dieses schwierige Problem liegen bei rund 5 Sekunden pro MHE Optimierung.