Optimization Suite
Kurzfassung
Modellbasierte Optimierung
Die Optimization Suite unterstützt unsere Kunden bei der modellbasierten Auslegung und Regelungsoptimierung von – insbesondere thermischen – Systemen. Mithilfe verschiedener Optimierungsalgorithmen ermöglicht unser Softwarepaket stationäre und dynamische Optimierungen sowie Parameterschätzungen von Simulationsmodellen. Die Optimization Suite bietet ein Python-Interface, mit dem diese Optimierungsprobleme definiert und anschließend gelöst und ausgewertet werden können.
Das Softwarepaket
Aufbau und Inhalt
Die Optimiziation Suite besteht aus folgenden Softwarekomponenten:
- Python-Modul zur einfachen Definition und robusten Lösung von Optimierungsproblemen
- Python-Modul zur Visualisierung von Optimierungs- und Fitting-Ergebnissen
- ModelFitter for Python analog zum ModelFitter for Excel
- Beispiele für unterschiedlich komplexe Optimierungsprobleme mit Anbindung an diverse Optimierungsalgorithmen
- Add-On Optimization für die MoBA Automation zur automatisierten Optimierung unter vielen verschiedenen Randbedingungen oder Zielstellungen
- MUSCOD, ein besonders effizienter Optimierer für dynamische Optimierung, Optimalsteuerung und nichtlineare modellprädiktive Regelung
Vorteile
Flexible Integration für effektive Optimierung
- Berechnung komplexer Modelle: Durch die Trennung der Methoden zur Simulation und zur Optimierung können komplexe Modelle von jeweils passenden Simulationslösern berechnet werden
- Robuste stationäre und dynamische Simulationstechniken, insbesondere für thermische Systeme
- Integration in andere Softwarewerkzeuge: zur Automatisierung, Visualisierung, Auswertung und Parallelisierung; auch eine Integration in benutzereigene Softwarewerkzeuge ist möglich
- Unterstützung verschiedener Modellformate: FMU (Co-Simulation und Model-Exchange), Dymola-Modelle, TISC-Interface
- Verwendung verschiedener Optimierer: Open-Source Optimierer (z.B. Scipy), TLK-eigene Optimierer (z.B. Nelder-Mead-Algorithmus inkl. Globalisierung), kommerzielle Optimierer und andere
- Hocheffiziente dynamische Optimierung: die Verwendung des Optimierers MUSCOD von TLK Energy ermöglicht die hocheffiziente dynamische Optimierung, Optimalsteuerung und nichtlineare modellprädiktive Regelung
Abbildung 1: Dynamische Optimierung verschiedener Kältekreislauf-Topologien
Unterstützte Optimierungsprobleme
Problemklassen in der Optimization Suite
Die Optimization Suite bietet Lösungen für folgende mathematische Problemstellungen:
- Stationäres Optimierungsproblem: Parameteroptimierung, z.B. zur Auslegungsoptimierung
- Dynamisches Optimierungsproblem: Parameteroptimierung für Systeme, die stark durch dynamisches Verhalten bestimmt sind
- Stationäres Fitting-Problem: Parameterschätzung zur Modellanpassung an stationäre Messdaten
- Dynamisches Fitting-Problem: Parameterschätzung zur Modellanpassung an dynamische Messkurven
- Optimalsteuerungsproblem: Trajektorieoptimierung für Steuergrößen
Abbildung 2: Optimalsteuerung zur Berechnung optimaler Trajektorien
Anwendungsbeispiele
On- und Offline-Optimierung
In folgenden Bereichen kann die Optimization Suite effektiv eingesetzt werden:
- Design von energieoptimalen Wärmepumpen und Kälteanlagen
- Strukturoptimierung von Kühlplatten für Elektro-Fahrzeuge
- Optimale Steuerung und Regelung von Wärmepumpen-Wäschetrocknern
- Automatisierte Regelparameteroptimierung für verschiedene Umgebungsbedingungen
- Automatisierte Parameterschätzung von Kältemittelverdichter-Modellen in einer Datenbank
Kundenspezifische Optimierungsschnittstellen sind auf Anfrage erhältlich. Sprechen Sie uns gerne an.
