Thermisches Modell eines Omnibusses mit hybriden Heizsystemen

In der vorliegenden Arbeit wird ein regelungsorientiertes Modell für die Wärmepumpe eines Busses erstellt. Dabei wird die Wärmepumpe nicht nur zum Kühlen, sondern auch als Heizung eingesetzt. Das ist möglich, wenn der Kühlmittelkreislauf umgekehrt wird. Für beide Fälle wird ein nichtlineares, thermodynamisches Modell entwickelt. Die Modelle werden simulativ in der Simulationssoftware MATLAB/Simulink umgesetzt. Das Eigenverhalten des ungeregelten Modells wird untersucht für den Betrieb als Heizung und als Klimaanlage. Anschließend werden die Modelle linearisiert und auf regelungstechnische Parameter wie Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit und Stabilität untersucht. Zur Regelung des nichtlinearen Modells der Klimaanlage und der Wärmepumpe werden ein Zweipunktregler, ein PI-Ansatz und ein Riccati-Regler entworfen. Das Folgeverhalten des nichtlinearen Modells wird untersucht und die verschiedenen Regelungskonzepte verglichen.

Autorentext

Der 1992 geborene Autor studiert seit 2011 Maschinenbau an der Universität Rostock. 2014 beendete er seinen B.Sc. in der Vertiefungsrichtung Mechatronik.

Klappentext

In der vorliegenden Arbeit wird ein regelungsorientiertes Modell für die Wärmepumpe eines Busses erstellt. Dabei wird die Wärmepumpe nicht nur zum Kühlen, sondern auch als Heizung eingesetzt. Das ist möglich, wenn der Kühlmittelkreislauf umgekehrt wird. Für beide Fälle wird ein nichtlineares, thermodynamisches Modell entwickelt. Die Modelle werden simulativ in der Simulationssoftware MATLAB/Simulink umgesetzt. Das Eigenverhalten des ungeregelten Modells wird untersucht für den Betrieb als Heizung und als Klimaanlage. Anschließend werden die Modelle linearisiert und auf regelungstechnische Parameter wie Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit und Stabilität untersucht. Zur Regelung des nichtlinearen Modells der Klimaanlage und der Wärmepumpe werden ein Zweipunktregler, ein PI-Ansatz und ein Riccati-Regler entworfen. Das Folgeverhalten des nichtlinearen Modells wird untersucht und die verschiedenen Regelungskonzepte verglichen.