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Die vorliegende Arbeit stellt eine Weiterentwicklung der weichen strukturvariablen Regelung mittels impliziter Lyapunov-Funktionen (implizite Regelung) vor. Bei der impliziten Regelung handelt es sich um eine lineare Zustandsrückführung, deren Koeffizienten variabel sind. Die Koeffizienten werden mit Hilfe eines implizit definierten Parameters in Abhängigkeit des aktuellen Systemzustandes verändert. Damit lässt sich für lineare Strecken mit Stellgrößenbegrenzung fast zeitoptimales Ausregelungsverhalten erreichen. Der Hauptbeitrag besteht in der Verallgemeinerung der klassischen impliziten Regelung hin zu polynomialer impliziter Regelung. Neben der Erweiterung des Anwendungsspektrums ergibt sich eine aus Sicht der technischen Umsetzung günstige Variante derartiger Regelungen. Bei dieser verringert sich der Aufwand zur Berechnung der Koeffizienten der Zustandsrückführung deutlich. Er besteht bei der klassischen Variante vorrangig darin, den implizit definierten Parameter mittels iterativer Verfahren zu bestimmen. Dieser Vorgang reduziert sich durch eine explizite Parameterdefinition auf die einfache Anwendung von Grundrechenarten. Für die polynomiale implizite Regelung wird ein aus zwei Schritten bestehendes Entwurfsverfahren vorgeschlagen, das die Formulierung ihrer Stabilitätsbedinungen als lineare Matrixungleichungen nutzt. Damti erfolgt beispielhaft der automatisierte Entwurf von Regelungen für 124 zufällig gewählte Strecken. Es zeigt sich, dass sehr gute Ausregelzeiten erreichbar sind. Mit der Behandlung von Parameterunsicherheiten der Strecke und Störungen werden abschließend zwei Problemstellungen aus dem Bereich der robusten Regelung gelöst. |
