Moderne Methoden der Regelungstechnik (2161, 4, HT)

 

Modulnummer: 2161
ECTS: 4, HT

Qualifikationsziele

  1. Die Studierenden verstehen, was eine Mehrgrößenregelung ist und wann eine regelungstechnische Aufgabe als Mehrgrößenproblem behandelt werden muß.
  2. Die Studierenden erwerben die Fähigkeit, die Eigenschaften linearer Mehrgrößensystemen auch mit Hilfe von Matlab zu analysieren und zu beurteilen.
  3. Die Studierenden wissen, was eine Minimalrealisierung ist und können diese für eine gegebene Übertragungsmatrix berechnen.
  4. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, das dynamische Verhalten von Mehrgrößenregelkreise durch den Entwurf linearer Zustandsrückführungen gezielt zu beeinflussen.
  5. Die Studierenden verstehen die Bedeutung einer optimalen Regelung für die technische Realisierung von Mehrgrößenregelungen und können diese Entwurfsmethodik gezielt einsetzen.
  6. Die Studierenden erkennen die Notwendigkeit von Zustandsbeobachtern für die technische Realisierung von Zustandsregelungen und sind in der Lage diese zu entwerfen.

Inhalte

Die Studierenden erwerben im Modul “Moderne Methoden der Regelungstechnik” das regelungstechnische Wissen zur Beschreibung, Analyse und Synthese komplexer Mehrgrößenregelungssysteme. Hierzu zählen die folgenden Inhalte:

  1. Die Studierenden erhalten zunächst einen Überblick über die Ziele, Aufgaben und die Bedeutung von Mehrgrößenregelungen in der Luftfahrttechnik.
  2. Die Studierenden werden dann mit der Beschreibung von Mehrgrößensystemen im Zeit- und Bildbereich vertraut gemacht:
    • Beschreibung im Zeitbereich durch Zustandsmodelle,
    • Beschreibung im Bildbereich durch die Übertragungsmatrix und die Rosenbrock-Systemmatrix.
  3. Anschließend wird die Analyse der Steuer- und Beobachtbarkeit von Mehrgrößensystemen behandelt:
    • Definition der Begriffe Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit, Stabilisierbarkeit und steuer- bzw. beobachtbare Eigenwerte,
    • Kriterien von Kalman und Hautus,
    • Definition und Bedeutung von Steuerbarkeitsindizes und Steuerbarkeitsmaßen.
  4. Die Studierenden lernen verschiedene Normalformen kennen, die die Analyse und den Entwurf von Mehrgrößenregelungen erleichtern:
    • Diagonalform, Luenberger-Steuerungsnormalform, Standardform für nicht steuerbare Mehrgrößensysteme.
  5. Die Studierenden werden dann mit den Definitionen und der Bedeutung der Pole und Nullstellen von Mehrgrößensystemen vertraut gemacht:
    • Pole und Nullstellen der Übertragungsmatrix,
    • Pole und Nullstellen der Rosenbrock-Systemmatrix.
  6. Die Studierenden lernen, wie sie für eine gegebene Übertragungsmatrix eine sogenannte Minimalrealisierung (ein vollständig steuer- und beobachtbares Zustandsraummodell) berechnen können.
  7. Die Studierenden werden dann mit den Entwurf linearer Zustandsregler vertraut gemacht. Dabei werden im Einzelnen die folgenden Aspekte behandelt:
    • Entwurf linearer Zustandsrückführungen durch robuste Polvorgabe,
    • Entwurf von Entkopplungsregelungen,
    • Entwurf optimaler Zustandsregelungen,
    • Zustandsbeobachter: Luenberger-Beobachter, reduzierter Beobachter, Störgrößenbeobachter.

Ähnliche Artikel

Kommentar verfassen