Analyse und Entwurf ereignisgesteuerter kontinuierlicher Systeme

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jan Lunze; Professor Dr.-Ing. Wolfgang Schwarz
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5422179

Es werden ereignisgesteuerte kontinuierliche Systeme untersucht. Das sind Systeme, deren Eingangsgröße den Betriebszustand eines wertekontinuierlichen Systems verändert. Das Funktionsprinzip erfordert, dass die Steuerung den Betriebszustand fortwährend umschaltet, um dadurch den Mittelwert der Ausgangsgröße auf einem vorgegebenen Sollwert zu halten, wobei die Pendelbewegungen um diesen Mittelwert möglichst klein sein sollen. Das Projekt widmet sich zwei Anwendungsfällen dieser Systemklasse, einem Gleichspannungswandler und einem fertigungstechnischen Modellprozess, und verallgemeinert die dafür erhajtenen Ergebnisse auf eine breite Klasse ereignisgesteuerter Systeme. Die Grundidee für die Modellbildung, Analyse und Steuerung derartiger Systeme besteht in der Nutzung eines gemittelten Modells, das den Mittelwert der Ausgangsgröße in Abhängigkeit von der gewählten Umschaltstrategie beschreibt. Dieses Modell ist wesentlich einfacher zu handhaben als das hybride Modell, weil es die Schaltvorgänge nicht explizit, sondern nur über deren mittlere Wirkung erfasst und folglich keine schaltenden Eigenschaften aufweist, sondern wertekontinuierlich ist. Mit diesem Modell soll das Systemverhalten analysiert und die Steuerung entworfen werden. Erweiterungen betreffen Systeme, bei denen die Steuerung außerdem von einem externen Takt abhängt und folglich sowohl zustandsabhängig als auch zeitabhängig arbeitet, sowie Systeme, bei denen der kontinuierliche Zustand nicht messbar ist und aus den Eingangs- und Ausgangsgrößen rekonstruiert werden muss. Die entwickelten Methoden sollen an zwei Laborversuchen erprobt werden. Dabei sind die Anwendungsgrenzen des gemittelten Modells festzustellen und Erweiterungen dieser Modellform für die Analyseaufgaben vorzuschlagen, für die das gemittelte Modell nicht benutzt werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen