Optimiertes Codesign von Regler und Scheduling für eingebettete Regelungssysteme mit beschränkten Ressourcen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Steven Liu
• Subject Area: Automation, Mechatronics, Control Systems, Intelligent Technical Systems, Robotics
• Term: from 2010 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 169488262

Die verbreitet in verteilter Struktur eingesetzten eingebetteten Regelungen unterliegen heute starken Ressourcenbeschränkungen und hohen Performanzanforderungen. Oft werden auf einem Prozessor mehrere Regelungsprozesse implementiert, die in Echtzeit um die Rechenkapazität konkurrieren. Ein Codesign von Regler und Scheduler kann, im Gegensatz zum konventionellen Entwurf von zeitdiskreten Reglern mit fester Abtastperiode, mit Hilfe dynamischer Ressourcenzuteilung die Ausnutzung des Prozessors sowie die Regelungsperformanz optimieren. In diesem Vorhaben werden grundlegende theoretische und praktische Untersuchungen zum Regler-Scheduler-Codesign durchgeführt. Dabei stehen vor allem rigorose Methoden zur Behandlung der Stabilität, Robustheit und Optimierung von zeitvariablen Abtastsystemen mit unsicheren Parametern im Vordergrund. Zwei verschiedene methodische Vorgehensweisen werden dabei verfolgt: zustandsregionbasierte Trajektorienregelung mit Multiple-Lyapunov- Funktionen unter Verwendung eines dynamischen Performanzindex und Receding Horizon Optimierung mit dynamischer Programmierung. In beiden Ansätzen wird auch die Robustheit der Entwurfsmethoden mit Hilfe polytopischer Systemdarstellung analysiert. Die erarbeiteten Verfahren werden anhand Simulationen und Messungen in realen Experimenten verifiziert.

• DFG Programme: Research Grants