RIPROGETTAZIONE DELLO SCHEMA DI REGOLAZIONE DELLA PORTATA IN UN IMPIANTO DI TELERISCALDAMENTO CON SATURAZIONE DELLA VARIABILE DI CONTROLLO

This thesis focuses on the redesign of the controller for a nonlinear ordinary differential equation (ODE)-based hydraulic model of a district heating (DH) system. The district heating network is an important energy source in the heating sector, aimed at conserving fossil fuel energy and reducing greenhouse gas emissions. By incorporating renewable resources and innovative approaches, the dependency on fossil fuels can be decreased. The research begins with an analysis of the hydraulic subsystem of the DH system, demonstrating shifted passivity and monotonicity properties of the mapping involved. This analysis provides insights into the system’s behaviour and properties. We propose a set of redesign methods for the ODE-based controller model that incorporates input saturation. While typical approaches involve saturating the output of the control and using anti-windup methods, our approach takes a different path. We aim to preserve the dissipation properties of the given controller and reformulate it to enforce the required bounds on the input as constraints on the controller state. By formulating the adjusted controller to satisfy the required constraints, we ensure that the redesigned controller operates within the defined input bounds. This approach ensures stable and efficient control of the DH system while accounting for input limitations. The proposed methods and redesign approach contribute to the advancement of district heating systems, allowing for improved control and optimization. By conserving fossil fuel energy and utilizing excess energy produced, district heating networks can play a vital role in reducing greenhouse gas emissions and promoting sustainability in the heating sector.

Questa tesi si concentra sulla riprogettazione del controllore per un differenziale ordinario non lineare modello idraulico basato sull'equazione (ODE) di un sistema di teleriscaldamento (TR). Il distretto rete di riscaldamento è una fonte energetica importante nel settore del riscaldamento, finalizzata al risparmio energia da combustibili fossili e riduzione delle emissioni di gas a effetto serra. Incorporando risorse rinnovabili e approcci innovativi, la dipendenza dai combustibili fossili può essere ridotta. IL la ricerca inizia con un'analisi del sottosistema idraulico del sistema DH, dimostrando proprietà di passività e monotonia spostate della mappatura coinvolta. Questa analisi fornisce informazioni sul comportamento e le proprietà del sistema. Proponiamo una serie di riprogettazione metodi per il modello di controller basato su ODE che incorpora la saturazione dell'input. Mentre approcci tipici implicano la saturazione dell'output del controllo e l'utilizzo dell'anti-windup metodi, il nostro approccio prende una strada diversa. Miriamo a preservare le proprietà di dissipazione del controller specificato e riformularlo per applicare i limiti richiesti sull'input come vincoli sullo stato del controller. Formulando il controller regolato per soddisfare il vincoli richiesti, ci assicuriamo che il controller riprogettato operi entro i limiti definiti limiti di input. Questo approccio garantisce un controllo stabile ed efficiente del sistema di teleriscaldamento tenendo conto delle limitazioni di input. I metodi proposti e l'approccio di riprogettazione contribuiscono al progresso dei sistemi di teleriscaldamento, consentendo un migliore controllo e ottimizzazione. Conservando l'energia dei combustibili fossili e utilizzando l'energia in eccesso prodotta, distretto le reti di riscaldamento possono svolgere un ruolo fondamentale nella riduzione delle emissioni di gas a effetto serra e nella promozione sostenibilità nel settore del riscaldamento.