Webmaster des IRT
SekretariatSommersemester 2003
Mittwoch, 30. Juli 2003, 15:00
Flachheitsbasierte Steuerung und Regelung von Systemen mit verteilten Parametern
Dipl.-Ing. Thomas Meurer M.Sc.
Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik, Stuttgart
Kurzfassung:
In der industriellen Praxis spielt die Kombination von Vorsteuerung(feedforward) und Regelung (feedback) eine wichtige Rolle. Der Entwurf der Vorsteuerung basiert auf dem inversen Ein-/Ausgangsmodell der Regelstrecke. Für die unterlagerte Regelung kommen vielfach einfache PI- oder PID-Regler zum Einsatz. Für endlich-dimensionale nichtlineare Systeme hat sich die Eigenschaft der differentiellen Flachheit als eine besonders geeignete Basis für die Analyse und den Entwurf einer Folgeregelung mit Vorsteuerung erwiesen.
Die Erweiterung des Konzepts auf unendlich-dimensionale Systeme mit Randeingriff war bislang auf den Entwurf einer Open-Loop-Steuerung beschränkt. Im Fall von Ausgleichsprozessen, d.h. parabolischer Systeme mit verteilten Parametern (SVP) erfolgt die Parametrierung der Systemzustände und Eingänge durch einen flachen Ausgang mittels der Formulierung eines inversen Problems. Die parametrierten Eingänge (inverses Modell) lassen sich zur Trajektorienplanung für den flachen Ausgang und den Entwurf einer Vorsteuerung verwenden.
Eine Erweiterung der flachheitsbasierten Methodik zum Entwurf einer stabilisierenden PID-Rückführung für parabolische SVP wurde jüngst vorgeschlagen. Dieser Ansatz wird anhand der Folgeregelung mit Vorsteuerung von linearen sowie nichtlinearen Ausgleichprozessen (Wärmeleiter, Rohrreaktor) illustriert.
Mittwoch, 16. Juli 2003, 15:00 Uhr
Durchgängige modellgestützte Funktionsentwicklung in der Mercedes Benz Pkw-Entwicklung
Dipl.-Ing. Christian Dziobek
DaimlerChrysler AG, MercedesTechnologyCenter, Sindelfingen
Kurzfassung:
Die steigende Komplexität der mechatronischen Systeme im Kraftfahrzeug, sowie die notwendige Verkürzung der Entwicklungszeiten führen zu einem verstärkten Einsatz von Modellierungswerkzeugen in allen Entwicklungsphasen. Der Vortrag beschreibt exemplarisch die Anforderungen an den Funktionsentwicklungsprozess, und zeigt wie durch den Einsatz einer durchgängigen toolgestützten Entwicklungsmethodik textuelle Anforderungen an eine Funktion durch die Erstellung von modellgestützten ausführbaren Spezifikationen soweit präzisiert werden können, so dass durch den Einsatz von modellgestützten Test und dem Einsatz von automatischer Codegenerierung eine direkte Implementierung möglich wird.
Die in dem 'klassischen' Entwicklungsprozess häufig auftretenden Informationsverluste zwischen Entwicklungspartnern können so deutlich verringert werden.
Mittwoch, 02. Juli 2003, 15:00 Uhr
Nichtlineare prädiktive Regelung mit lernfähigen Zustandsraummodellen
Dipl.-Ing. Martin Rau
BMW AG, München
Kurzfassung:
Der Vortrag zeigt eine Erweiterung der modellbasierten prädiktiven Regelung auf eine bestimmte Klasse von nichtlinearen Systemen. Diese zeichnen sich durch einen bekannten linearen Anteil und eine unbekannte isolierte Nichtlinearität aus. Die Online-Identifikation der Nichtlinearität erfolgt durch ein General Regression Neural Network (GRNN), das in einen Zustandsbeobachter integriert ist. Dadurch ist die Online-Identifikation der unbekannten Nichtlinearität sowie die Schätzung der nicht messbaren Zustandsgrößen möglich.
Der Entwurf der prädiktiven Regelung erfolgt im Zustandsraum durch Linearisierung der Nichtlinearität um die Referenztrajektorie. Es entsteht ein lineares zeitvariantes Prädiktionsmodell. Das resultierende Optimierungsproblem ist ohne die Berücksichtigung von Begrenzungen analytisch lösbar. Unter Berücksichtigung von Begrenzungen ergibt sich ein quadratisches Programm als Optimierungsaufgabe, das online gelöst wird. Dafür stehen effiziente numerische Algorithmen zur Verfügung, so dass eine Anwendung auch auf "schnelle" Prozesse mit aktueller Rechnertechnik möglich ist.
Mittwoch, 2. Juli 2003, 16:00 Uhr
On the Use of Data for Controller Tuning
Prof. Dominique Bonvin
Laboratoire d’Automatique, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Kurzfassung:
There are numerous rules for tuning PID and other types of controllers. Most of these rules rely on some crude model of the plant to be controlled and possibly some indication of the desired performance of the closed-loop system such as its bandwidth. However, for better performance, both the model and the required performance have to be "appropriate", i.e. well adjusted to the situation at hand. This typically leads to some iteration between the identification and control design tasks.
This talk will discuss the use of data for controller tuning. Two types of approaches will be presented: i) The explicit model-based methods iterate between identification and control, and ii) the implicit data-driven methods update the controller parameters directly. Among the latter techniques, the two approaches Iterative Feedback Tuning (IFT) and Correlation-based Tuning (CbT) will be presented and compared in terms of their properties as well as experimentally on a magnetic suspension benchmark.
Mittwoch, 21. Mai 2003, 15:00 Uhr
Die Hebung der Kursk
-Steuer- und Regelkonzept-
Dr.-Ing. Siegfried Rotthäuser
Ingenieurgemeinschaft IgH, Essen
Kurzfassung:
Am 12. August 2000 sank das russische Atom U-Boot Kursk nach einer Explosion an Bord auf den Grund der Barentsee in 108 Meter Tiefe.
Bei diesem Unfall verloren 118 Seeleute Ihr Leben. Gut ein Jahr später am 7. Oktober 2001 wurde die Kursk mit einem neuen Bergeverfahren gehoben. Den Auftrag zur Bergung erhielt das niederländische Unternehmen Mammoet am 17. Mai, in dieser Zeit von Mai bis Oktober wurde sowohl das Bergungsschiff Giant 4 vollständig umgebaut als auch die Steuer-Regelungstechnik entwickelt und umgesetzt.
In diesem Vortrag wird zunächst das Bergungskonzept vorgestellt und dann die Entstehungsgeschichte der erforderlichen Hard- und Softwarekomponenten zur Bewältigung dieser Aufgabe aufgezeigt.
Im Abschluss werden einige Arbeitseindrücke von der Bergung selbst vermittelt.
Mittwoch, 07. Mai 2003, 15:00 Uhr
Das Parameterraumverfahren für Robuste Regelung -
Methode, Werkzeuge und Anwendung auf Fahrdynamikregelung
Dr.-Ing. Tilman Bünte
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Robotik und Mechatronik, Oberpfaffenhofen
Kurzfassung:
Das Parameterraumverfahren ist geeignet als Methode zur Synthese und Analyse robuster parametrischer Regelungssysteme geringer Komplexität. Die algebraischen und numerischen Algorithmen des Parameterraumverfahrens erlauben die Abbildung unterschiedlicher Anforderungen an die Regelgüte in eine Ebene aus Betriebs- und/oder Reglerparametern. Dabei wird von einer physikalischen Modellierung der Regelstrecke ausgegangen. Für die Robustheitsanalyse werden als Modellunsicherheiten Variationen physikalischer Parameter innerhalb eines Betriebsbereichs betrachtet. Für die Reglersynthese wird hingegen in der Regel eine endliche Anzahl diskreter Betriebspunkte berücksichtigt. Die dem Verfahren zugänglichen Spezifikationen beziehen sich einerseits auf lineare Merkmale wie Eigenwertlage, Amplitudengänge und Ortskurvenverläufe. Andererseits lassen sich auch einige nichtlineare Ortskurvenkriterien einbeziehen. Als Spezifikationen werden in jedem Fall a priori erlaubte Gebiete für die Lage der Eigenwerte bzw. den Verlauf von Amplitudengängen oder Ortskurven zugewiesen. Als Ergebnis des Parameterraumverfahrens erhält man diejenigen Parametergebiete, für die eine oder mehrere Spezifikationen erfüllt sind.
Der Beitrag umfasst eine Einführung in die Theorie sowie die Veranschaulichung anhand von Werkzeugen und der PKW-Fahrdynamikregelung als Anwendungsbeispiel.
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