Volume 49, Issue 3 - 3

Verzichtet man bei der Auslegung von horizontal operierenden Manipulatoren auf einen Teil der Antriebe, so gelingt es, die Kosten und das Gewicht der fehlenden Aktuatoren einzusparen. Man gelangt zu einem unteraktuierten Manipulator. Seine Positionierung stellt eine anspruchsvolle regelungstechnische Aufgabe dar, da Linearisierungen in einer Ruhelage auf ein nicht vollständig steuerbares Streckenmodell führen und somit für den Reglerentwurf lediglich nichtlineare Methoden in Frage kommen. Dieser Beitrag befasst sich mit der digitalen Bahnplanung und dem Reglerentwurf für einen unteraktuierten ebenen Manipulator mittels nichtlinearer multirate Methoden. Ein Diskretisierungsverfahren, das auf einer Sensitivitätsanalyse basiert, wird vorgestellt.

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der Parameteridentifikation nichtlinearer Systeme in der Blechumformung. Eine allgemeine Methode zur Identifikation nichtlinearer Systeme, für die eine analytische Modellbeschreibung vorliegen muss, wird hergeleitet. Die Methode basiert auf der Entwicklung der nichtlinearen Modellparameter in eine Spline-Interpolation, deren konstanten Koeffizienten mittels bekannter Parameterschätzverfahren für lineare Systeme ermittelt werden können. Das vorgestellte Verfahren wird am Beispiel eines Scherschneidprozesses auf einer Schnellläuferpresse verifiziert. Die Ergebnisse für die Prozessparameter der vertikalen Stößelbewegung werden vorgestellt und diskutiert.

In diesem Beitrag wird ein neuer Ansatz zur Zustandsschätzung auf bewegtem Horizont für nichtlineare Systeme hergeleitet. Die Zustände des Systems werden durch Minimierung einer Kostenfunktion unter Berücksichtigung einer endlichen Anzahl von Messungen aus der Vergangenheit berechnet. Der Ansatz basiert auf den Arbeiten von Rawlings et al. [16, 15, 19], benutzt im Gegensatz hierzu aber eine Methode der gewichteten Reste zur zeitlichen Diskretisierung. Hierdurch wird das dynamische Optimierungsproblem direkt in ein Nichtlineares Programm überführt, welches sich effektiv lösen lässt. Die Vorteile dieses neuen Ansatzes, sowie die notwendigen Bedingungen, die an das nichtlineare System zu stellen sind, werden diskutiert. Zum Vergleich der beiden optimierungsbasierten Ansätze werden die Schätzergebnisse für ein Modell der diskontinuierlichen Polykondensation von Polyethylenterephthalat (PET) mit denen eines Extended Kalman Filters (EKF) verglichen.

In diesem Beitrag wird eine modifizierte Entwurfsmethode für nichtparametrische prädiktive zeitdiskrete Regelungen bei nichtminimalphasigen Systemen vorgestellt. Mit Hilfe genetischer Algorithmen werden sogenannte prädiktive Koeffizienten zur Korrektur der Stellgrößenwerte berechnet und damit die Unterschwingungen, die bei nichtminimalphasigen Systemen große Werte annehmen können, möglichst klein gemacht. Genetische Algorithmen werden in dieser Arbeit zweifach verwendet: erstens zur Bestimmung der Anzahl der prädiktiven Koeffizienten und zweitens zur Festlegung ihrer optimalen Werte. Das Ergebnis ist ein einfaches Verfahren, das Unterschwingungen minimiert und gleichzeitig die Systemdynamik verbessert.

Hermann Schmidt (1894–1968) war der erste und lange Zeit einzige Ordinarius für Regelungstechnik in Deutschland; an ihn soll dieser Beitrag erinnern. Bereits 1938 hielt er regelungstechnische Vorlesungen an der TH Berlin, wo er seine disziplinübergreifende Allgemeine Regelkreislehre entwickelte und sein Leben lang lehrte. Sie entsprach weitgehend dem späteren Begriff der Kybernetik. Schon 1939 rief er den VDI-Fachausschuss Regelungstechnik ins Leben und veranlasste das erste regelungstechnische Richtlinienwerk. Im November 1944 gründete er den ersten deutschen Lehrstuhl für Regelungstechnik in Berlin.