Zustandsregelung: Theoretische Grundlagen und anwendungsorientierte Regelungskonzepte

Zustandsregelung: Theoretische Grundlagen und anwendungsorientierte Regelungskonzepte

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Product Details

ISBN-13: 9783540152828
Publisher: Springer Berlin Heidelberg
Publication date: 07/01/1985
Series: Hochschultext
Pages: 338
Product dimensions: 6.69(w) x 9.61(h) x 0.03(d)

Table of Contents

1 Mathematische Grundlagen.- 1.1 Einführende Bemerkungen.- 1.2 Lineare, zeitinvariante Systeme.- 1.2.1 Die allgemeine Form der Zustandsgi eichungen.- 1.2.2 Wichtige Normal formen für die Zustandsgieichungen eines Systems.- 1.2.3 Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit, Regelbarkeit.- 1.2.4 Kriterien für die Überprüfung der Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit und Regelbarkeit.- 1.3 Die Rosenbrock-Matrix.- 1.4 Polynommatrizen.- 1.4.1 Definitionen und Eigenschaften.- 1.4.2 Multiplikation von Polynommatrizen.- 1.4.3 Die erweiterte Eliminante.- 1.5 Systemdarstellung in Differential operatorform.- 1.6 Primzerlegung von Übertragungsmatrizen.- 1.7 Lösung von Polynommatrix-Gleichungen.- 1.7.1 Lösung durch Polynomoperationen.- 1.7.2 Lösung durch Koeffizientenvergleich.- 1.8 Modellierung von Signalprozessen.- 1.8.1 Darstellung im Zeitbereich.- 1.8.2 Darstellung im Frequenzbereich.- 2 Einführung.- 3 Der Entwurf von Zustandsreglern im Zeitbereich.- 3.1 Der ideale Zustandsregelkreis.- 3.2 Die Zustandsbeobachtung.- 3.2.1 Einführende Bemerkungen.- 3.2.2 Der Einheitsbeobachter.- 3.2.3 Beobachter reduzierter Ordnung.- 3.2.4 Beobachterentwurf am Beispiel eines Hubschraubermodells.- 3.2.5 Beobachter für lineare Funktionale.- 3.2.6 Entwurf eines Beobachters für zwei lineare Funktionale.- 3.3 Der Beobachter im Regelkreis.- 3.4 Störgrößenkompensation.- 3.4.1 Einführende Bemerkungen.- 3.4.2 Das Prinzip asymptotischer Störunterdrückung.- 3.4.3 Störkompensation bei meßbaren Zustandsgrößen des Störprozesses.- 3.5 Zustandsregelung mit Führungsmodell.- 3.6 Stör- und Führungsbeobachtung.- 3.6.1 Das allgemeine Beobachtungsproblem.- 3.6.2 Ausnutzung des Strecken- und Störbeobachters zur Führungsbeobachtung.- 3.6.3 Weitere Reduktion der Beobachterordnung.- 3.6.4 Entwurf eines Zustandsreglers mit Stör- und Führungsbeobachter.- 3.7 Asymptotische Störkompensation und asymptotisches Folgen nach Davison.- 3.7.1 Einleitende Bemerkungen.- 3.7.2 Der Ansatz nach Davison.- 3.7.3 Beispiel für den Reglerentwurf nach Davison.- 3.8 Die Beobachtung von Stell signal en im Frequenzbereich betrachtet: Der Kontrollbeobachter.- 4 Reglerentwurf im Frequenzbereich.- 4.1 Formulierung der Entwurfsbeziehungen.- 4.1.1 Die Gleichungen des Regelkreises mit Zustandsbeobachter.- 4.1.2 Im Frequenzbereich formulierte Bedingungen für asymptotische Störkompensation.- 4.1.3 Störkompensation bei nicht meßbaren Regelgrößen.- 4.1.4 Reglerentwurf mit Führungsmodell im Frequenzbereich.- 4.1.5 Diskussion und Zusammenstellung der Entwurfsgleichungen.- 4.1.6 Formulierung der Lösbarkeitsbedingungen im Frequenzbereich.- 4.2 Die Lösung der Entwurfsgleichung im Eingrößenfall.- 4.2.1 Lösung der Entwurfsgleichung mit Zustandsbeobachter.- 4.2.2 Vergleich mit dem Zeitbereichsentwurf von Zustandsreglern.- 4.2.3 Regelung einer fremderregten Gleichstrommaschine mit konstanter Felderregung.- 4.2.4 Reglerentwurf für asymptotische Störkompensation: Der Ansatz nach Davison.- 4.2.5 Beispiel für den Entwurf eines Zustandsreglers mit Störmoden: Aktive Schwingungsisolation bei einem Hubschrauber.- 4.2.6 Allgemeine Störkompensation.- 4.2.7 Entwurf eines Zustandsreglers mit reduziertem Störbeobachter für eine Strecke mit nicht meßbarer Regelgröße.- 4.2.8 Reglerentwurf mit Führungsmodell.- 4.2.9 Beispiel für einen Reglerentwurf mit Führungsmodell: Regeleinrichtung zum Tiefgefrieren von biologischem Material.- 4.3 Lösung der Entwurfsgleichung im Mehrgrößenfall.- 4.3.1 Lösung der Entwurfsgleichung für Mehrgrößen-Zustandsregler mit Beobachter.- 4.3.2 Beispiel für den Entwurf eines Zustandsreglers im Mehrgrößenfall.- 4.3.3 Mehrgrößen-Zustandsregelung mit asymptotischer Störgrößenkompensation.- 4.3.4 Beispiel für einen Reglerentwurf mit Störmodell im Mehrgrößenfall.- 4.4 Zusammenfassung.- 5 Festlegung der Strecken- und Beobachterdynamik.- 5.1 Pol vorgabeverfahren.- 5.1.1 Pol vorgäbe bei Eingrößensystemen im Zeitbereich.- 5.1.2 Pol vorgäbe bei Mehrgrößensystemen im Zeitbereich.- 5.1.3 Pol vorgäbe beim Frequenzbereichsentwurf.- 5.2 Optimale Zustandsregelung.- 5.2.1 Vorbemerkungen.- 5.2.2 Das optimale Regelungsproblem.- 5.2.3 Optimierung mit vorgeschriebenem Stabilitätsgrad.- 5.2.4 Ein einfaches Polfestlegungsverfahren für Eingrößensysteme.- 5.2.5 Optimierung im Frequenzbereich.- 5.2.6 Interpretation der optimalen Regelung im Frequenzbereich.- 5.3 Kaiman-Filter und optimale Beobachter.- 5.3.1 Vorbemerkungen.- 5.3.2 Das stationäre Kaiman-Filter.- 5.3.3 Das reduzierte Kaiman-Filter und der “optimale Beobachter”.- 5.3.4 Interpretation des idealen Beobachters im Frequenzbereich.- 5.3.5 Wertung der bisher vorgestellten Verfahren zur Reglerauslegung.- 5.4 Auslegung des Regelkreises durch Optimierung eines vektoriellen Gütekriteriums.- 5.4.1 Einleitende Bemerkungen.- 5.4.2 Konstruktion von Gütemaßen.- 5.4.3 Reglerauslegung durch das Verfahren der Gütevektoroptimierung nach Kreisseimeier und Steinhauser.- 5.4.4 Zur Berechnung der Gütemaße.- 5.4.5 Beispiel für die Reglerauslegung durch Gütevektoroptimierung.- 6 Einbeziehung praktischer Randbedingungen.- 6.1 Ungenaue Streckenmodelle.- 6.1.1 Zur Modellbildung.- 6.1.2 Zur Regelung bei ungenauen Streckenmodellen.- 6.2 Überlegungen zum Betriebspunkt.- 6.3 Berücksichtigung von Stellgrößenbeschränkungen.- 6.3.1 Einführende Bemerkungen.- 6.3.2 Einhaltung maximaler Stellamplituden über Frequenzgangbetrachtungen.- 6.3.3 Festlegung einer Regelkreisdynamik, die das Einlaufen des Stellsignals in die Begrenzung erlaubt.- 6.3.4 Beispiel zur Regelung mit Stellbegrenzung.- 6.4 Zustandsregelung mit Strukturumschaltung.- 6.4.1 Einführende Bemerkungen.- 6.4.2 Ablöseregelungen zur Einhaltung von Beschränkungen.- 6.4.3 Ablösende Zustandsregler für Regelstrecken mit stark variierenden Parametern.- 6.4.4 Kaskaden-Zustandsregelung.- 6.4.5 Beispiel zur Kaskadenregelung mit Zustandsreglern.- 7 Digitale Zustandsregelung.- 7.1 Einführende Bemerkungen.- 7.2 Der Abtastregelkreis.- 7.3 Diskrete Realisierung des kontinuierlichen Reglers.- 7.4 Diskrete Streckenbeschreibung.- 7.5 Regelkreissynthese und Wahl der Abtastzeit.- 7.6 Verschiedene Fehlereinflüsse.

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