Entwicklung und praktische Realisierung eines mikrocontroller-basierten CI-Regelungssystems für Biogasanlagen

Diplomarbeit aus dem Jahr 2001 im Fachbereich Elektrotechnik, Note: 1.3, Hochschule Harz - Hochschule für angewandte Wissenschaften (FH), Sprache: Deutsch, Abstract: Zur Lösung der Aufgabenstellung, ¿Entwicklung und praktische Realisierung eines mikro-controller-basierten CI-Regelungssystems für Biogasanlagen¿, war es zunächst notwendig eine Datenbasis des Prozesses als Grundlage des Prozeßmodells zu erzeugen. Dazu wurde für eine Pilotanlage ein geeignetes PC-gestütztes online Meßsystem konzipiert und zur Datenaquirierung angewendet. Aus der generierten Datenbasis wurden, nach einer Datenaufbereitung mittels mathematischer Algorithmen, prozeßbeschreibende Merkmale extrahiert. Die nach einer Vorauswahl als prozeßrelevant eingestuften Merkmale bildeten in Form eines Eingangsdatenvektors die Grundlage für die durchgeführte PC-gestützte Fuzzy-Modell-bildung. Das Fuzzy-Modell ermittelt in Abhängigkeit der Werte der prozeßrelevanten Eingangsmerkmale eine optimale Zudosierrate an Input-Substrat für den Biogasprozeß. Nach einer Optimierung des Modells wurde der Fuzzy-Algorithmus auf den Mikrocontroller 80C167 implementiert. Das entwickelte Controller-Programm enthält neben dem Fuzzy-Algorithmus auch Routinen zur Datenerfassung, zum DataMining, zur Meßwertanzeige und zur Signalausgabe. Das portierte Fuzzy-Modell, in Form eines Fuzzy-Control-Systems, kann direkt zur Prozeßregelung eingesetzt werden und bildet dadurch eine preiswerte und robuste Steuereinheit.

Zur Umsetzung des Fuzzy-Algorithmus auf den µC 80C167 entstand im Rahmen dieser Diplomarbeit das leistungsfähige Softwaretool ¿Fuzzy Systems on Controller Applications¿. FuzzySysOnConApp ist eine grafische Benutzeroberfläche für Microsoft Windows®-Betriebssysteme und dient dem Erstellen und Testen von Fuzzysystemen. Das Softwaretool bietet die Möglichkeit einen Runtime-C-Code des entwickelten Fuzzysystems zu generieren, der in beliebigen Controller Anwendungen PC unabhängig eingesetzt werden kann.

Diese Diplomarbeit stellt einen vollständigen Gesamtalgorithmus zur Regelung von Biogasanlagen vor, welcher ausgehend von online erfaßten Datensätzen über eine Datenaufbereitung mit Merkmalsfindung, ein Fuzzysystem strukturiert, testet und PC-unabhängig auf dem Mikrocontroller 80C167 implementiert.