Angewandte Reaktionskinetik mit MATLAB : Entwicklung einer Programmsammlung

Ohrenberg, Arne

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist eine Programmsammlung zur Planung und Auswertung von reaktionskinetischen Versuchen mit und für das Softwarepaket MATLAB entwickelt worden. Dabei liegt das Ziel dieser Arbeit in der Verknüpfung der theoretischen Grundlagen zur reaktionskinetischen Modellierung mit den mathematischen Möglichkeiten von MATLAB. Auf diese Weise soll dem steigenden Bedarf an rechnergestützten Modellierungstechniken in der Reaktionstechnik entsprochen werden. Der Einsatz von MATLAB hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, da es für mathematische Hochleistungsrechnungen ausgelegt ist und über eine relativ einfache, aber effizient angelegte Programmierumgebung verfügt. Inhaltlich stellt diese Programmsammlung Verfahren zur Parameterschätzung, zur statistischen Beurteilung von Parameterschätzungen und zur Modellunterscheidung sowie zur Parameterpräzisierung zur Verfügung. Bei der Erstellung der vorliegenden Programme sind die Möglichkeiten von MATLAB gezielt genutzt, gegebenenfalls den Bedürfnissen angepaßt oder durch zusätzliche numerische Verfahren ergänzt worden. Die Einsatzfähigkeit der Programme ist anhand gut dokumentierter Fremdbeispiele untersucht worden, die häufig auftretende reaktionskinetische Fragestellungen beinhalten. Die entwickelte Programmsammlung stellt eine fast eigenständige Ergänzung zur MATLAB-Grundversion dar. Bezüglich ihrer Handhabung und Erscheinung fügt sie sich in das Konzept von MATLAB ein. Aus Gründen der Vollständigkeit und der Einheitlichkeit treten jedoch teilweise inhaltliche Überschneidungen mit verschiedenen MATLAB-Toolboxen auf.

In the context of the present work a collection of programs was developed for the design and evaluation of reaction kinetic experiments with and for the software package MATLAB. The goal of this work is to combine the theoretical principles of reaction kinetic modeling with the mathematical methods of MATLAB. By this way the increasing requirement for computer aided modeling methods in chemical engineering should be covered. The application of MATLAB was advantageous because it is developed for high-performance numeric computations and an efficient easy-to-use environment for programming is also available. This program collection contains methods for parameter estimation, the statistical rating of parameter estimations, modeldiscrimination and precise estimation of parameters. By developing the present programs the possibilities of MATLAB were used, adapted to the requirements as far as necessary and supplemented by additional numeric methods. The applicability of the programs was proved by well-documented examples from literature representing typical reaction kinetic tasks. This program collection is nearly an independent extension of the MATLAB basic-environment. Concerning the handling and presentation the programs follow the concept of MATLAB. In order to realize a complete and uniform collection the content could partially overlap with different toolboxes of MATLAB.

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Ohrenberg, Arne: Angewandte Reaktionskinetik mit MATLAB : Entwicklung einer Programmsammlung. 2000.

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