Delay estimation via sliding mode for nonlinear time-delay systems

International audienceThis paper deals with delay identifiability and delay estimation for a class of nonlinear time-delay systems. The theory of non-commutative rings is used to analyze the identifiability. In order to estimate the delay, a sliding mode technique and a classical Newton method are combined to show the possibility to have a local (or global) delay estimation for periodic (or aperiodic) delay signals

Adaptive Time-delay Estimated Sliding Mode Control for a Bias Momentum Satellite with Two Reaction Wheels

An adaptive sliding mode control to stabilize the attitude of a bias momentum satellite with a time delay via two wheels is proposed. Stabilizing the attitude of a rigid body via two control torques is an under-actuated control problem, and belongs to the class of systems that are controllable but cannot be asymptotically stabilized via continuous state feed-back because Brockett\u27s necessary condition is not satisfied. The adaptive method combined with the sliding mode control estimates the time delay contained in the system by sensing the difference between the attitude predicted and the measured one at each sampling time and compensates for the time delay by predicting the current state using the past measured attitude and angular velocity. Provided that external disturbances and modeling uncertainties in the satellite moments of inertia are absent, the validity of the proposed adaptive time delay estimated sliding mode control for attitude control of a bias momentum satellite is verified through numerical simulations

Modeling and Control of the Falling Film Evaporator Process

Wegen ihres energieeffizienten Betriebs und flexiblen Designs haben Fallfilmverdampfer (FFV) eine breite Anwendung in der Industrie. Neben Fragen zur Konstruktion sind dominante Totzeiten herausfordernd bzgl. Prozessmodellierung und -regelung. Insbesondere erfordert die Automatisierung von Produktionssystemen digitale Zwillinge, d.h. Anlagenmodelle, um Betreiber zu schulen oder den Designprozess zu beschleunigen. Das Herz eines FFV besteht aus Rohren, an deren Innenseiten verdampfender Flüssigkeitsfilm hinabläuft. Daher sind die Rohre primäre Quelle für Totzeiten, welche sich vornehmlich auf den Transport wichtiger Prozessgrößen wie Liquidkonzentration und Massenstrom beziehen. Allerdings ist die Modellierung des entsprechenden dynamischen Verhaltens schwierig. Aus Sicht der Regelung erzeugen Totzeiten Schwingungen der Ausgangskonzentration - im Speziellen während der Anfahrprozesse. Zusätzlich verkomplizieren starke Kopplungen zwischen Ausgangsmassenstrom und -konzentration die in modernen Produktionen erforderliche Mehrgrößenregelung. Die vorliegende Arbeit präsentiert Lösungen für alle genannten Herausforderungen. Durch Gliederung des FFV-Prozesses in Teilsysteme sind verschiedene Designs in einfacher Weise simulierbar. In diesem Kontext erfolgt die Validierung eines bestimmtes Anlagenmodell auf Basis von Realdaten, was zum digitalen Zwilling führt. Zur Entwicklung neuer Transportmodelle verdampfender Flüssigkeitsfilme werden Bilanzgleichungen ausgewertet, sodass Systeme hyperbolischer partieller Differentialgleichungen entstehen. Mittels des Charakteristikenverfahrens gelingt eine Transformation in Totzeitgleichungen; letztere sind für Simulation und Reglerentwurf vorteilhaft. Pilotanlagenexperimente zur Identifikation und Validierung eines ausgewählten Modells unterstreichen die Eignung des Ansatzes, das gemessene Ein-/Ausgangsverhalten abzubilden. Zur Beantwortung regelungstechnischer Fragen wird ein einfaches Prozessmodell entwickelt, das Zuordnungsproblem gelöst und ein Mehrgrößenregelungskonzept entworfen