Volume 56, Issue 6 - 6

Mit Hilfe dezentraler Steuerung kann in komplexen Transportsystemen auf kurzfristige Änderungen der Streckenbelastung schneller reagiert werden, als dies mit einem zentralen Planungs- und Optimierungsverfahren möglich ist. Der Beitrag beschreibt ein dezentrales Steuerungskonzept, welches sich an den Routing-Mechanismen von Datennetzen orientiert und diese für den Transport von physikalischen Gütern geeignet adaptiert. In complex transport systems, decentralized control can respond faster to changing track conditions than centralized control. The paper describes a control strategy which adapts concepts from packet routing in data networks.

Im vorliegenden Aufsatz wird die rechnergestützte Simulation des Temperaturregelkreises einer klimatechnischen Anlage beschrieben. Ziel der Untersuchungen ist es, durch Anwenden der Methode der harmonischen Balance das in realen Anlagen beobachtete Auftreten von unerwünschten Dauerschwingungen mathematisch nachzuweisen und in weiterer Folge durch gezielte Maßnahmen zu verhindern. This article presents the simulation of a temperature control system, which ist part of a real world heating, ventilation and air conditioning (HVAC) system. Based on the describing function method it is possible to design controllers which eliminate undesirable limit cycles.

Der Beitrag behandelt die Klasse der ereignisgesteuerten kontinuierlichen Systeme, einer wichtigen Unterklasse der hybriden dynamischen Systeme. An Beispielen wird gezeigt, dass derartige Systeme in vielen Anwendungen in Form eines Regelkreises aus einer kontinuierlichen Strecke und einem diskreten Regler auftreten. Die Systemfunktion wird durch diskrete Stelleingriffe des Reglers erzielt, die zwischen den verschiedenen Betriebsmodi der Strecke umschalten und damit eine Änderung der Streckendynamik bewirken. Es werden ein allgemeines, modulares Modell vorgeschlagen, wichtige Eigenschaften dieser Systemklasse hervorgehoben und relevante Analyse- und Entwurfsaufgaben abgeleitet. This publication focusses on discretely controlled continuous systems, an important subclass of hybrid systems. Such systems usually appear as a control loop composed of a continuous plant and a discrete-event controller. To attain a specified function, the controller perpetually switches the plant among its different modes of operation and thereby influences the continuous dynamics. The paper proposes a general hybrid model and demonstrates its application by three examples. Furthermore essential properties of this class are mentioned to emphasize the need for new analysis and design approaches.

Der Beitrag beschreibt eine weiche strukturvariable Regelung mit dem Ziel, lineare Strecken mit Stellgrößenbegrenzung nahezu zeitoptimal in eine Ruhelage zu überführen. Dazu werden gezielt Reglerverstärkungen verwendet, die in großen Bereichen des Zustandsraums zu einer Sättigung der Stellgröße führen. Dynamik und Robustheit der Regelung können über zwei Parameter in transparenter Weise eingestellt werden; der numerische Aufwand ist vergleichsweise gering. This paper presents a saturated, soft variable-structure controller. The aim of the controller is a nearly time-optimal transfer of linear systems with input saturation into a desired equilibrium point. For this purpose feedback gains are used which lead in large areas of the state-space to a saturated input signal. The dynamic and the robustness of the controller can be tuned transparently by two parameters; the numercial effort is considered as comparatively low.

Das von Fliess und Sira Ramírez vorgeschlagene algebraische Verfahren zur Schätzung von Zeitableitungen gemessener Signale wird aus klassischen Resultaten der Optimalschätzung hergeleitet. Insbesondere wird anhand einfacher Rechnungen gezeigt, wie sich das algebraische Verfahren als ein Sonderfall der Zustandsrekonstruktion mit Hilfe von Rekonstruierbarkeits-Gramschen ergibt. Abschließend werden Verbindungen zu weiteren Verfahren hergestellt, wie Least-Squares und dem Kalman-Filter, sowie kurz Implikationen für die Praxis erörtert. The algebraic approach to time-derivative estimation of measurement signals, proposed by Fliess and Sira Ramírez, is developed out of classical results from optimal estimation theory. By means of simple calculations it is shown that the algebraic method may be obtained as a special case of state reconstruction using reconstructibility Gramians. The paper concludes with links to further estimation methods, as least-squares estimation and Kalman-filtering, and briefly points out practical implications.