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Regelung nichtlinearer Systeme (RNS)

Dozent/in
Prof. Dr.-Ing. habil. Joachim Deutscher

Angaben
Vorlesung, 3 SWS
nur Fachstudium, für Gasthörer zugelassen, Sprache Deutsch, Vorlesungsskript
Zeit und Ort: Fr 8:30 - 11:00, 0.151-115; Bemerkung zu Zeit und Ort: Die Vorlesung beginnt am Fr, 28.04.2017.

Studienfächer / Studienrichtungen
WF EEI-BA ab 6 (ECTS-Credits: 5)
WF CE-MA-TA-RT ab 1 (ECTS-Credits: 5)
WPF ME-BA-MG1 5-6 (ECTS-Credits: 5)
WPF ME-MA-MG1 1-3 (ECTS-Credits: 5)
WF EEI-MA ab 1 (ECTS-Credits: 5)
WPF EEI-BA-AUT 5-6 (ECTS-Credits: 5)
WPF EEI-MA-AUT ab 1 (ECTS-Credits: 5)
WPF BPT-MA-E 1-3 (ECTS-Credits: 5)

Voraussetzungen / Organisatorisches
Vorlesungen "Regelungstechnik A" und "Regelungstechnik B"
Findet nur im Sommersemester statt.
Erlaubte Hilfsmittel bei Prüfung: Vorlesungsmitschrift + eigene Zusammenfassung + Taschenrechner

Inhalt
Ziel dieser Vorlesung ist es, eine Einführung in Verfahren zum Entwurf nichtlinearer Regelungen zu geben, wobei sich die Auswahl der vorgestellten Verfahren nach deren Anwendbarkeit in der Praxis orientiert. Die Vorlesung beginnt mit der exakten Linearisierung, mit deren Hilfe man für nichtlineare Systeme eine nichtlineare Koordinatentransformation und eine nichtlineare Zustandsrückführung finden kann, so dass in den neuen Koordinaten das nichtlineare Originalsystem linear wird oder ein lineares Übertragungsverhalten besitzt. Auf dieses lineare (Übertragungs-) System lassen sich im Anschluss alle für lineare Systeme bekannten Regelungsverfahren anwenden. Der zweite Abschnitt der Vorlesung behandelt die flachheitsbasierte Folgeregelung. Es wird gezeigt, wie sich für flache Systeme Trajektorien planen und Steuerungen entwerfen lassen. Zur Stabilisierung der Folgebewegung entlang der Solltrajektorie wird der Entwurf nichtlinearer Zustandsrückführungen durch Eigenwertvorgabe besprochen. Abschließend behandelt die Vorlesung den Entwurf von Beobachtern für nichtlineare Systeme. Vorlesungsbegleitend wird die Anwendung der theoretischen Verfahren jeweils anhand einfacher technischer Beispielsysteme verdeutlicht.

Inhaltsübersicht:

1. Exakte Ein-/Ausgangslinearisierung
Berechnung des E/A-linearisierenden Stellgesetzes, Frobenius-Theorem, Byrnes-Isidori-Normalform, Ausgangsfolgeregelung

2. Exakte Zustandslinearisierung
Nichtlineare Regelungsnormalform, nichtlineare Ackermann-Formel

3. Flachheitsbasierte Folgeregelung
Flache Systeme, flachheitsbasierter Steuerungs- und Folgereglerentwurf

4. Nichtlineare Beobachter
Nichtlinearer Arbeitspunktbeobachter, erweiterter Luenberger-Beobachter, nichtlinearer Folgebeobachter, Normalform-Beobachter

Empfohlene Literatur
Slotine, J.-J.E. und Li, W.: Applied Nonlinear Control. Prentice Hall, Englewood Cliffs 1991.
Unbehauen, R.: Systemtheorie 2. 7. Auflage, Oldenbourg Verlag, München 1998.
Rothfuß, R.: Anwendung der flachheitsbasierten Analyse und Regelung nichtlinearer Mehrgrößensysteme. VDI-Fortschrittberichte, Reihe 8, Nr. 664. Düsseldorf: VDI-Verlag Düsseldorf, 1997.

ECTS-Informationen:
Title:
Control of Nonlinear Systems

Zusätzliche Informationen
Erwartete Teilnehmerzahl: 30
www: http://www.studon.uni-erlangen.de/studon/

Zugeordnete Lehrveranstaltungen
UE: Übungen zu Regelung nichtlinearer Systeme
Dozent/in: M.Sc. Ferdinand Fischer
Zeit und Ort: Di 10:15 - 11:45, 0.151-115; Bemerkung zu Zeit und Ort: Beginn nach Vereinbarung.