Systemtheorie: Mehrgrößenregelung im Zustandsraum

Inhalt dieser Vorlesung sind Verfahren zum Entwurf von Zustandsregelungen mit mehreren Freiheitsgraden für lineare Systeme. Dies umfasst sowohl die Bestimmung einer Steuerung zur Einstellung des Sollverhaltens als auch den Ausgangsreglerentwurf zur Festlegung des Störverhaltens. Die vorgestellten Methoden werden für Mehrgrößensysteme formuliert, um einen Einblick in die bei solchen Systemen auftretenden Regelungsprobleme zu erhalten. Vorlesungsbegleitend wird die Anwendung der theoretischen Verfahren jeweils anhand einfacher technischer Beispielsysteme verdeutlicht.

Inhaltsübersicht:

1. Zustandsbeschreibung linearer Mehrgrößensysteme: Betriebspunktlinearisierung, Zustandskonzept, Lösung der Zustandsglen, Zustandsstabilität, Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit, Übertragungsverhalten im Frequenzbereich, BIBO-Stabilität

2. Stabilisierung im Zustandsraum: Stabilisierbarkeit, Eigenwertvorgabe, Riccati-Regler

3. Berücksichtigung von Führungs- und Störgrößen: invariante Nullstellen, Führungs- und Störgrößenaufschaltung, Internes-Modell-Prinzip

4. Steuerungsentwurf im Zustandsraum: modellgestützte Vorsteuerung, Ein-/Ausgangsentkopplung, Ausgangsfolge, flachheitsbasierter Arbeitspunktwechsel

5. Lineare Beobachter: Zustandsbeobachter, reduzierte Beobachter, Störbeobachter, stationäres Kalman-Filter

6. Zwei-Freiheitsgrade-Regelung: Struktur, Folgeregler, Separationsprinzip, Berücksichtigung von Stellsignalbegrenzungen

 

 

HINWEISE zur aktuellen Vorlesung

Das Skript zur Vorlesung und weitere Unterlagen werden unter moodle zur Verfügung gestellt. Bitte schreiben Sie sich bei Interesse im zugehörigen moodle-Kurs ein.

Erster Vorlesungstermin im WiSe 2022/23 ist: Do., 20.10.22

Dozent

Prof. Dr.-Ing. habil. Joachim Deutscher
Raum: 41.4.203
Telefon: +49 (0)731 50 27002
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Übungsleiter

Jung Nick, M. Sc.
Raum: 41.1.230
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Termine, Ort

Vorlesungstermin
Donnerstag, 12:00-14:00 Uhr, wöchentlich im Seminarraum 43/43.2.104

Übungstermin
Freitag, 08:15-09:45 Uhr, wöchentlich im Seminarraum 43/43.2.104