ColSim - Simulation von Regelungssystemen in ... - OptiControl

Kapitel 2
Numerische Simulation
2.1 Dynamische Simulation thermischer Prozesse
Um technische Prozesse zu analysieren und zu optimieren, kam seit einigen Jahrzehnten die analoge
Simulation zur Anwendung. In heutiger Zeit jedoch benutzt man fast ausschließlich die
numerische Simulation. Die Simulation eines Prozesses, die besonders für die Regelungssynthese
von großer Bedeutung ist, erfordert eine genaue Beschreibung der physikalisch-technischen
Systeme.
Im folgenden sollen einige Begriffe genauer definiert werden, dabei wird die Definition in
Anlehnung an die Regelungstechnik [Föll94] erfolgen:
„Unter einem System vesteht man ganz allgemein eine Menge, deren Elemente
in bestimmten Beziehungen zueinander stehen... Das gezielt zu beeinflussende
technische System wird als Prozeß bzw. technischer Prozeß bezeichnet“.
Eng verbunden mit dem Systembegriff ist die Festlegung der Systemgrenze, die besonders bei der
Simulation von solaren Energiesystemen von großer Bedeutung ist. Das betrachtete System, beispielsweise
ein Kollektorsystem, unterliegt externen Einflüssen (Klima), die das Systemverhalten
unter Umständen erheblich beeinflussen. Mit der Systembeschreibung hängt wiederum der
Begriff der Modellbildung zusammen, d.h. es wird eine Repräsentation (Abbild) des Originalsystems
benutzt, das die dem Benutzer relevant erscheinenden Eigenschaften aufweist. Gerade
elektrische, thermische und mechanische Systeme eignen sich in der Regel für eine realistische
Modellbildung recht gut.
Systeme lassen sich in die statischen Systeme einteilen, die sich stets in einem monotonen
oder periodischen Beharrungszustand befinden [Schö76], und in die sogenannten dynamischen
Systeme [Föll94]:
„Ein dynamisches System ist eine Menge von zeitveränderlichen Größen, zwischen
denen Funktionalbeziehungen bestehen (z.B. in Form von Differentialgleichungen
oder Differenzengleichungen)“.
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