Passivitätsbasierte Regelung strukturumschaltender nichtlinearer Systeme

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Boris Lohmann
• Subject Area: Automation, Mechatronics, Control Systems, Intelligent Technical Systems, Robotics
• Term: from 2010 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 137996285

Strukturumschaltende Strecken sind eine Systemklasse von großer technischer Bedeutung, die besondere Anforderungen an Reglerentwurf und Stabilitätsnachweis stellt. So wird, um ausreichende Regelgüte zu erreichen, im Allgemeinen auch ein schaltendes Regelgesetz notwendig werden. Die Strukturumschaltung der Strecke kann dabei entweder zustandsabhängig oder von außen induziert (Ereignis, Störungen) erfolgen.Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Methodik zum transparent parametrierbaren passivitätsbasierten Regelungsentwurf für strukturumschaltende Strecken sowie die Fortentwicklung der dazu notwendigen Werkzeuge für den Reglerentwurf der kontinuierlichen Subsysteme.In einem kürzlich in IEEE-TAC erschienenen Aufsatz von Zhao und Hill [25] zur Dissipativität schaltender Systeme wird die Notwendigkeit der Entwicklung auf Dissipativität basierender Verfahren zur Regelung solcher Strecken hervorgehoben:„Given the importance of dissipativity concepts for smooth systems, it is expected that they are also useful for hybrid and switched systems. This has not received much attention until now with few results appearing on the topic.“Daran anknüpfend und basierend auf den in der Arbeitsgruppe des Antragstellers entwickelten Verfahren zur Parametrierung von IDA-PBC sollen• die Dissipativitätstheorie für schaltende Systeme im Regelungsentwurf mittels Interconnection and Damping Assignment Passivity Based Control (IDA-PBC) umgesetzt,• globale Eigenschaften der zu entwerfenden Subsysteme, wie Einzugsbereich und Dynamik im Großen, berücksichtigt und• Ansätze zur Weiterentwicklung der Verfahren zur transparenten Parametrierung von IDA-PBC für weitere Regelungsaufgaben (Trajektorienfolge) und Systemklassen (verteilt-parametrische Systeme) entwickelt werden.Der Nutzen der im Rahmen dieses Forschungsvorhabens entwickelten, von IDA-PBC abgeleiteten Methoden liegt in ihrer Systematik und konzeptionellen Einfachheit. Erwartet wird ein vereinfachter Entwurf schaltender Regelalgorithmen, die zur Erzielung hoher Regelgüte erforderlich sind.Anwendungen finden sich in verschiedenen Bereichen der Technik. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen konkret die Stabilisierung einer Laufmaschine und die Regelung einer Spritzgusspumpe näher untersucht werden.

• DFG Programme: Research Grants