Zwei-Freiheitsgrade-Regelung linearer Systeme mit Stellgrößen- und Stellratenbegrenzungen

In diesem Artikel wird eine schnelle Führungsregelung für lineare Regelstrecken unter Stellgrößenund Stellratenbeschränkungen vorgestellt. Dazu wird ein auch für nichtlineare Systeme anwendbarer inversionsbasierter Vorsteuerungsentwurf mit einem weich-strukturvariablen Regler kombiniert. Die Formulierung eines konvexen Optimierungsproblems erlaubt den effizienten Reglerentwurf

Regelungen für Systeme unter Stellgrößen- und Stellratenbeschränkungen

Zielsetzung dieser Dissertation ist die Entwicklung neuer bzw. die Erweiterung bestehender Ansätze zur Regelung von Systemen unter simultanen Stellgrößen- und Stellratenbegrenzungen. Solche Begrenzungen treten in allen praktischen Systemen auf und ihre Verletzung kann zu einer drastischen Verschlechterung der Regelgüte bis hin zur Instabilität führen. Vor diesem Hintergrund sollen in dieser Arbeit Regelverfahren entwickelt werden, welche die Stellbegrenzungen explizit beim Reglerentwurf berücksichtigen. Im ersten Teil der Arbeit liegt der Fokus auf der Stabilisierung einer konstanten Ruhelage, der zweite Teil widmet sich der Aufgabe, ein System von einer Ruhelage in eine andere Ruhelage zu überführen. Sowohl zur Stabilisierung als auch zur Überführung des Systems zwischen verschiedenen Ruhelagen werden zum einen Zustandsregler und zum anderen Ausgangsrückführungen betrachtet. Im Fall von Zustandsreglern ist die Messung des gesamten Zustandsvektors erforderlich. Dies ist unter praktischen Gesichtspunkten eine sehr restriktive Anforderung, da die Messung des gesamten Zustandsvektors oftmals zu teuer oder schlicht unmöglich ist. Im Gegensatz dazu benötigen Ausgangsrückführungen lediglich die Ausgangsgrößen eines Systems, um das Stellsignal zu berechnen. Alle Regelungen werden im Hinblick auf eine kurze Ausregelzeit und eine gute Dämpfung optimiert. Dazu werden für alle Verfahren konvexe Optimierungsprobleme auf Basis von linearen Matrixungleichungen (LMIs) und Sum-of-squares-Zerlegungen (SOS-Zerlegungen) angegeben. Auf diese Weise wird ein effizienter Reglerentwurf möglich

Regelungen für Systeme unter Stellgrößen- und Stellratenbeschränkungen

Zielsetzung dieser Dissertation ist die Entwicklung neuer bzw. die Erweiterung bestehender Ansätze zur Regelung von Systemen unter simultanen Stellgrößen- und Stellratenbegrenzungen. Solche Begrenzungen treten in allen praktischen Systemen auf und ihre Verletzung kann zu einer drastischen Verschlechterung der Regelgüte bis hin zur Instabilität führen. Vor diesem Hintergrund sollen in dieser Arbeit Regelverfahren entwickelt werden, welche die Stellbegrenzungen explizit beim Reglerentwurf berücksichtigen. Im ersten Teil der Arbeit liegt der Fokus auf der Stabilisierung einer konstanten Ruhelage, der zweite Teil widmet sich der Aufgabe, ein System von einer Ruhelage in eine andere Ruhelage zu überführen. Sowohl zur Stabilisierung als auch zur Überführung des Systems zwischen verschiedenen Ruhelagen werden zum einen Zustandsregler und zum anderen Ausgangsrückführungen betrachtet. Im Fall von Zustandsreglern ist die Messung des gesamten Zustandsvektors erforderlich. Dies ist unter praktischen Gesichtspunkten eine sehr restriktive Anforderung, da die Messung des gesamten Zustandsvektors oftmals zu teuer oder schlicht unmöglich ist. Im Gegensatz dazu benötigen Ausgangsrückführungen lediglich die Ausgangsgrößen eines Systems, um das Stellsignal zu berechnen. Alle Regelungen werden im Hinblick auf eine kurze Ausregelzeit und eine gute Dämpfung optimiert. Dazu werden für alle Verfahren konvexe Optimierungsprobleme auf Basis von linearen Matrixungleichungen (LMIs) und Sum-of-squares-Zerlegungen (SOS-Zerlegungen) angegeben. Auf diese Weise wird ein effizienter Reglerentwurf möglich

Schnelle Regelung linearer Systeme mit Stellgrößen- und Stellratenbegrenzungen

In diesem Artikel wird eine nichtlineare Zustandsrückführung für Regelstrecken mit linearer Dynamik unter Verwendung eines hinsichtlich Stellgröße und Stellrate beschränkten Stellgliedes vorgestellt. Dabei wird die Sättigung von Stellgröße und Stellrate zugelassen, wodurch sehr schnelle Regelvorgänge ermöglicht werden. Zur Bestimmung der Reglerparameter wird ein LMI-basiertes Entwurfsverfahren angegeben

Schnelle Regelung linearer Systeme mit Stellgrößen- und Stellratenbegrenzungen

In diesem Artikel wird eine nichtlineare Zustandsrückführung für Regelstrecken mit linearer Dynamik unter Verwendung eines hinsichtlich Stellgröße und Stellrate beschränkten Stellgliedes vorgestellt. Dabei wird die Sättigung von Stellgröße und Stellrate zugelassen, wodurch sehr schnelle Regelvorgänge ermöglicht werden. Zur Bestimmung der Reglerparameter wird ein LMI-basiertes Entwurfsverfahren angegeben