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Regelung verteilt-parametrischer Systeme (RSVP)

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

Angaben
Vorlesung, 3 SWS
nur Fachstudium, für Gasthörer zugelassen, Sprache Deutsch, Vorlesungsskript
Zeit und Ort: Mi 12:15 - 14:45, 0.154-115; Bemerkung zu Zeit und Ort: Beginn der Vorlesung: Mi, 18.10.2017

Studienfächer / Studienrichtungen
WPF ME-BA-MG1 5-6 (ECTS-Credits: 5)
WPF ME-MA-MG1 1-3 (ECTS-Credits: 5)
WPF EEI-BA-AUT 5-6 (ECTS-Credits: 5)
WF EEI-BA 5-6 (ECTS-Credits: 5)
WPF EEI-MA-AUT ab 1 (ECTS-Credits: 5)
WF EEI-MA 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 Wintersemester statt.
Erlaubte Hilfsmittel bei Prüfung: Vorlesungsskript + eigene Zusammenfassung + Taschenrechner

Inhalt
Verteilt-parametrische Systeme treten bei der Modellierung von Transport- und Ausgleichsvorgängen sowie von Wellenausbreitungen auf. Da bei diesen Vorgängen neben der Zeitabhängigkeit auch die Ortsabhängigkeit der den Prozess beschreibenden Größen eine Rolle spielt, führt die mathematische Modellbildung auf partielle Differentialgleichungen. Anwendungsbeispiele hierfür sind thermische Prozesse in der Stahlindustrie, die Stabilisierung von Reaktoren in der Verfahrenstechnik oder die aktive Schwingungsbedämpfung von Leichtbaustrukturen.
In dieser Vorlesung werden zunächst die Zustandsraummethoden zum Regelungsentwurf aus den Grundlagenvorlesungen auf verteilt-parametrische Systeme mit verteiltem Eingriff verallgemeinert. Dies ermöglicht es, Regelungsverfahren für solche Systeme anhand bekannter Vorgehensweisen zu erlernen und zu vertiefen. Anschließend wird für verteilt-parametrische Systeme mit Randeingriff die Backstepping-Methodik betrachtet. Für beide Systemklassen erfolgt in der Vorlesung die Behandlung des Entwurfs von Zwei-Freiheitsgrade-Regelungen. Dies umfasst sowohl die Bestimmung einer Steuerung zur Einstellung des Führungsverhaltens als auch den Ausgangsreglerentwurf zur Festlegung des Störverhaltens.
Vorlesungsbegleitend wird die Anwendung der theoretischen Verfahren jeweils anhand einfacher technischer Beispielsysteme verdeutlicht.

• Inhaltsübersicht:

1. Modellbildung verteilt-parametrischer Systeme
Aufstellung von PDglen, Anfangs- und Randbedingungen, Klassifikation von PDglen

2. Analyse verteilt-parametrischer Systeme im Zustandsraum
Abstrakte Zustandsdarstellung, Lösung der Zustandsglen, modale Approximation, exponentielle Stabilität, Beschreibung durch Übertragungsmatrizen

3. Stabilisierung verteilt-parametrischer Systeme im Zustandsraum
Kriterien für Stabilisierbarkeit, modaler und backstepping-basierter Entwurf von Zustandsrückführungen

4. Entwurf von Vorsteuerungen
Modellgestützte Vorsteuerung und flachheitsbasierter Arbeitspunktwechsel

5. Entwurf von Ausgangsfolgereglern
Modaler Early- und Late-lumping-Entwurf, Backstepping-Entwurf, robuste asymptotische Störkompensation

Empfohlene Literatur
Deutscher, J.: Zustandsregelung verteilt-parametrischer Systeme. Berlin: Springer-Verlag, 2012.

Franke, D.: Systeme mit verteilten Parametern. Berlin: Springer-Verlag, 1987.
Krstic, M. und Smyshlyaev, A.: Boundary control of PDEs. Philadelphia: SIAM, 2008.

Curtain, R. und Zwart, H.: An introduction to infinite-dimensional linear systems theory. New York: Springer-Verlag, 1995.

ECTS-Informationen:
Title:
Control of Distributed-Parameter Systems

Zusätzliche Informationen
Erwartete Teilnehmerzahl: 20
www: http://www.studon.uni-erlangen.de/studon/

Zugeordnete Lehrveranstaltungen
UE: Übungen zur Regelung verteilt-parametrischer Systeme
Dozent/in: M.Sc. Jakob Gabriel
Zeit und Ort: Mo 10:15 - 11:45, 0.154-115; Bemerkung zu Zeit und Ort: Beginn der Übung: n.V.

Verwendung in folgenden UnivIS-Modulen
Startsemester WS 2017/2018:
Regelung verteilt-parametrischer Systeme (RSVP)