Nichtlineare und adaptive Regelungssysteme

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Hochschultext

ISBN: 354016930X
ISBN 13: 9783540169307
Autor: Böcker, Joachim/Hartmann, Irmfried/Zwanzig, Christian
Verlag: Springer Verlag GmbH
Umfang: xiii, 579 S.
Erscheinungsdatum: 01.09.1986
Auflage: 1/1986
Produktform: Kartoniert
Einband: Kartoniert

Inhaltsangabe1 Einführende Betrachtungen und nichtlineare Modelle.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Beispiele nichtlinearer Systeme.- 1.3 Ruhelagen, Arbeitspunkte und deren Stabilität.- 1.4 Das exakte nichtlineare Modell der Änderungen um einen Arbeitspunkt.- 1.5 Linearisierung eines nichtlinearen Systems.- 1.6 Systeme 2. Ordnung in der Zustandsebene.- 1.7 Verbesserung der Dynamik von Regelkreisen mit Stellgrößenbeschränkung durch „anti-reset-windup“ (ARN).- 2 Periodisches Verhalten von nichtlinearen Systemen.- 2.1 Geschlossene Trajektorien und deren Stabilität.- 2.2 Nichtlineare Systeme 2. Ordnung.- 2.2.1 Untersuchungen von Dauerschwingungen und Grenzzyklen.- 2.2.2 Beispiele.- 2.2.3 Zusammenhänge zwischen der Existenz von Ruhelagen und Dauerschwingungen.- 2.3 Die Methode der Harmonischen Balance.- 2.3.1 Vorbemerkungen.- 2.3.2 Annahmen und Voraussetzungen für die Methode der Harmonischen Balance.- 2.3.3 Die Gleichung der Harmonischen Balance.- 2.3.4 Berechnung von Beschreibungsfunktionen.- 2.3.5 Auswertung der Gleichung der Harmonischen Balance.- 2.3.6 Untersuchung des Stabilitätsverhaltens von Grenzschwingungen.- 2.4 Korrekturglieder zur Erzeugung, Unterdrückung bzw. Verminderung der Amplitude von Grenzschwingungen.- 2.4.1 Anwendung von Ljapunov-Funktionen.- 2.4.2 Anwendung der Methode der Harmonischen Balance.- 3 Funktionalanalytische Methoden zur Stabilitätsuntersuchung nichtlinearer Systeme.- 3.1 Grundlagen.- 3.1.1 Der nichtlineare Standardregelkreis und die Stabilitätsbegriffe.- 3.1.2 Allgemeine Stabilitätssätze.- 3.1.3 Exponentielle Stabilität.- 3.1.4 Berücksichtigung von Anfangszuständen.- 3.2 Kreiskriterium (L2-Stabilität).- 3.2.1 Ortskurvendarstellung des Kreiskriteriums.- 3.2.2 Darstellung des Kreiskriteriums in der Wurzelortsebene.- 3.2.3 Algebraische Auswertung des Kreiskriteriums.- 3.3 Kreiskriterium für Mehrgrößensysteme (L2n-Stabilität).- 3.3.1 Algebraische Auswertung des Mehrgrößenkreiskriteriums.- 3.3.2 Ortskurvendarstellung des Mehrgrößenkreiskriteriums.- 3.4 Modifikationen des Kreiskriteriums.- 3.5 L?-Stabilität.- 4 Analyse und Synthese von Regelkreisen im Zustandsraum.- 4.1 Einführende Betrachtungen zu nichtlinearen Zustandsmodellen.- 4.2 Einfache Stabilitätskriterien.- 4.2.1 Stabilität in der ersten Näherung.- 4.2.2 Stabilitätsverhalten periodischer Lösungen von zeitdiskreten Systemen.- 4.3 Die direkte Methode von Ljapunov.- 4.3.1 Stabilitätssätze von Ljapunov für zeitkontinuierliche Systeme (direkte Methode).- 4.3.2 Auffinden von Ljapunovfunktionen – zeitkontinuierlich -.- 4.3.3 Zubov-Methode bei kontinuierlichen Systemen.- 4.3.4 Stabilitätskriterien für zeitdiskrete Zustandsmodelle.- 4.4 Nichtlineare Parameter- und Zustandsschätzung.- 4.4.1 Dynamische Beobachtung des Zustandes.- 4.4.2 Parameterschätzung.- 4.5 Pulsbreitenmodulierte Regelungssysteme.- 4.6 Entwurf nichtlinearer Regelkreise.- 4.6.1 Einführende Betrachtungen.- 4.6.2 Entwurf mit der erweiterten Ljapunov-Methode.- 5 Adaptive Systeme.- 5.1 Einführung.- 5.2 Allgemeine Beziehungen zur Berechnung der Reglerparameter bei bekannter Regelstrecke und vorgegebenem Regelkreis-verhalten.- 5.2.1 Vorgabe des Führungsverhaltens (Pol- und Nullstellenvorgabe).- 5.2.2 Vorgabe eines Störverhaltens (Minimum-Varianz-Regler).- 5.3 Self-Tuning-Regler.- 5.3.1 Einführung.- 5.3.2 Übergang von einem expliziten zu einem impliziten Self-Tuning-Regler bei Vorgabe des Führungsverhaltens.- 5.3.3 Ein Self-Tuning-Algorithmus für den Minimum-Varianz-Regler.- 5.3.4 Ein selbsteinstellender zeitdiskreter PID-Regler nach dem Verfahren von Ziegler-Nichols.- 5.4 Konvergenzbetrachtungen bei Self-Tuning-Regelkreisen.- 5.4.1 Vorbemerkungen.- 5.4.2 Self-Tuning-Regler bei Vorgabe eines Referenzmodells.- 5.4.3 Self-Tuning-Regler bei Vorgabe der Polstellen des geschlossenen Regelkreises.- 5.5 Zeitkontinuierliche MRAS-Strukturen.- 5.5.1 Einleitende Bemerkungen.- 5.5.2 Das Fehlermodell für den Zustandsfehler.- 5.5.3 Anwendung der direkten Methode von Ljapunov zur Herleitung von Adaptionsgleichungen.- 5.5.4 Anwendun

Artikelnummer: 4374699 Kategorie:

Beschreibung

VI 1m 3. Kapitel werden Regelkreise, die in einer speziellen Standardform vorliegen, mit funktionalanalytischen Methoden auf Stabilitat untersucht, wobei zeitkontinuierliche und zeitdiskrete Regelkreise gemeinsam behan­ delt werden. Hierbei werden die Begriffe der L - und der L~-Stabilitat Z eingeftihrt. Die Lz-Stabilitat ftihrt unter anderem auf das Kreiskriterium und das Popov-Kriterium, wahrend mit der L~-Stabilitat betragsma~ige Abschatzungen der Systemgro~en gewonnen werden konnen, was ftir prakti­ sche Anwendungen besonders zweckdienlich ist. Die aufgeftihrten Satze gestatten tiber die Stabilitat hinaus auch Aussagen tiber den Stabilitats­ grad von Regelkreisen. Das Kreiskriterium wird auch ftir Mehrgro~enregel­ kreise entwickelt. Die Untersuchung von zeitkontinuierlichen und zeitdiskreten Systemen mit Methoden im Zustandsraum findet der Leser im 4. Kapitel. Ausftihrlich wird die direkte Methode von Ljapunov behandelt, wobei ein wesentlicher Ge­ sichtspunkt die Bestimmung des Einzugsbereichs einer asymptotisch stabi­ len Ruhelage ist. Die nichtlinearen Zustands- und Parameterschatzverfah­ ren werden nur in dem Rahmen behandelt, wie diese beim Entwurf von Regel­ kreisen oder in technischen Diagnosesystemen gegenwartig Verwendung fin­ den. Die Regelkreisentwurfsverfahren in den letzten Abschnitten beruhen fast ausschlie~lich auf der erweiterten Ljapunov-Methode, da andere auf diesem Gebiet in der Literatur vorgeschlagene Verfahren zu keinen besse­ ren Ergebnissen ftihren und in der Durchftihrung des Entwurfs komplizier­ ter sind.

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