Volume 70, Issue 8 - Schwerpunktheft: Ausgewählte Beiträge der GMA-Fachausschüsse 1.30 und 1.40 / Frank Woittennek, Thomas Meurer, Alexander Schaum

Zusammenfassung Ein wesentliches Problem beim Betrieb aktiv gütegeschalteter Laser liegt in Fluktuationen der Energien ihrer Ausgangspulse. In der vorliegenden Arbeit wird erläutert, wie dieses Problem regelungstechnisch gelöst werden kann. Anhand eines mathematischen Modells wird der stochastische Einfluss spontaner Emission auf die Energien der Ausgangspulse demonstriert. Außerdem werden experimentell beobachtete Instabilitäten einer zeitdiskreten Populationsdynamik simulativ gezeigt und erklärt. Schließlich werden regelungstechnische Ansätze vorgestellt, die zur Unterdrückung der unerwünschten stochastischen und dynamischen Phänomene eingesetzt werden können.

In this contribution, advanced modeling of thermo-mechanical effects in machine tools with nonlinear machine components is investigated using the example of a feed axis. Strategies of model order reduction for this coupled thermo-mechanical model with nonlinear subsystem are presented. Numerical investigations of the performance of the resulting reduced-order model compared to the original one conclude this article.

Zusammenfassung Die Stabilität eines elektrischen Energieübertragungssystems ist eine der wichtigsten Eigenschaften, die dessen Betreiber garantieren muss, insbesondere angesichts des wachsenden Anteils von dezentral eingespeisten, volatilen Energieträgern wie Solar und Wind am Gesamtmix. Aus diesem Grund werden im Rahmen des STABEEL -Projekts Methoden untersucht, wie – durch spezielle Formen der Blindleistungsbereitstellung von Erzeugern – Netze zukunftssicher, effizient und gleichzeitig stabil betrieben werden können. Um dieses Ziel zu erreichen, stellt dieser Beitrag die Weiterentwicklung eines Modellierungsansatzes vor, der Zustandsraummodelle von Verteilnetzen für die nachgelagerten Stabilitätsbetrachtungen liefert. Nach der Zusammenfassung grundlegender Konzepte geht dieser Artikel dabei auf die Modellierung von Leistungslasten und blindleistungsgeregelten Generatoren ein. Im Anschluss daran wird deren Funktionalität anhand der Simulation eines Beispielnetzes überprüft.

Zusammenfassung In dieser Arbeit wird eine Temperaturregelung für einen hocheffizienten und damit gut isolierten Extruder ohne aktive Kühlung vorgestellt. Über Heizbänder wird Wärme zugeführt. Die Abfuhr der Wärme erfolgt vornehmlich durch den Transport des Granulats bzw. durch die Schmelze. Basierend auf einen Finiten Volumina Modell für die Wärmeverteilung im Extruder wird eine Modellprädikative Regelung für den Extruderzylinder entworfen. Der Wärmefluss zwischen Zylinder und Kunststoffschmelze wird mithilfe eines Störgrößenbeobachters so erfasst, dass er in der Regelung entsprechend berücksichtigt werden kann. Die Modellprädikative Regelung berechnet geeignete Verläufe der Solltemperaturen der Heizbänder um gewünschte Temperaturprofile zu erreichen. Die Tauglichkeit des vorgeschlagenen Regelkonzepts für Extrusionsstart, Arbeitspunktwechsel und Störszenarien wird durch Simulationen, aber vor allem durch Versuche belegt.

Neural networks are widely applied in control applications, yet providing safety guarantees for neural networks is challenging due to their highly nonlinear nature. We provide a comprehensive introduction to the analysis of recurrent neural networks (RNNs) using robust control and dissipativity theory. Specifically, we consider H 2 {\mathcal{H}_{2}}-performance and the ℓ 2 {\ell _{2}}-gain to quantify the robustness of dynamic RNNs with respect to input perturbations. First, we analyze the robustness of RNNs using the proposed robustness certificates and then, we present linear matrix inequality constraints to be used in training of RNNs to enforce robustness. Finally, we illustrate in a numerical example that the proposed approach enhances the robustness of RNNs.

Zusammenfassung Für lineare Systeme existiert eine Vielzahl von Stabilitätskriterien, mit denen ohne großen Aufwand die Stabilität überprüft werden kann. Der Stabilitätsbeweis gestaltet sich für nichtlineare Systeme dagegen deutlich schwieriger. Ein sehr leistungsfähiger Ansatz steht mit Lyapunovs zweiter Methode zur Verfügung, der von LaSalle verallgemeinert wurde, und nun als das Invarianzprinzip bekannt ist. Durch eine leichte Abschwächung der Aussage des Invarianzprinzips kann das Kriterium für eine geeignete Systemklasse mittels Methoden der algebraischen Geometrie überprüft und somit automatisiert werden. Dies erlaubt auch die Verwendung von Parametern im Ansatz der Lyapunov-Funktion oder des Systems, um beispielsweise einen Regler oder Beobachter zu parametrieren. In diesem Aufsatz werden die Methoden diskutiert und auf einige Beispiele angewandt.