Prädiktive Regelung nichtlinearer Systeme unter asynchronen Mess- und StellsignalenNonlinear Predictive Control based on Asynchronous Measurement and Control Signals

Timm Faulwasser, Benjamin Kern, Paolo Varutti, Rolf Findeisen
2009 at - Automatisierungstechnik  
Zusammenfassung In vielen Regelungsproblemen stehen die notwendigen Messgrößen nicht zu äquidistanten Zeitpunkten zur Verfügung und es kann auf die zu regelnde Strecke nicht zu äquidistanten Zeitpunkten eingewirkt werden. Daneben treten, auf Grund von notwendigen Auswertungszeiten im Sensor, etwaigen Kalibrierungsvorgängen des Stellglieds oder Sensors oder auch Rechenverzögerungen im Regler oft unvermeidliche Verzögerungen auf. Sowohl die variablen Abtastzeiten als auch die Verzögerungen müssen
more » ... erzögerungen müssen im Reglerentwurf berücksichtigt werden, um Instabilität oder Einschränkungen der Regelgüte zu vermeiden. Im Rahmen dieser Arbeit wird aufgezeigt, dass prädiktive Regelungsverfahren basierend auf kontinuierlichen Streckenmodellen in der Lage sind, Systeme unter nicht äquidistanter Abtastung und Verzögerungen zu stabilisieren. Zusätzlich werden neue Konzepte umrissen, die aufzeigen, wie durch ak-Schlagwörter Nichtlineare prädiktive Regelung, asynchrone Messung und Stellung, ereignisbasierte Regelung, Verzögerungen Keywords Nonlinear model predictive control, asynchronous measurement and actuation, eventbased control, delays 1 Einleitung Viele Systeme, die mit Hilfe einer Regelung beeinflusst werden sollen, sind zeitkontinuierlich. Jedoch sind die Mess-bzw. Stellsignale oft nur zu diskreten Zeitpunkten verfüg-oder anwendbar. Sowohl für die Zustands-als auch für die Stellsignale wird dabei im Allgemeinen von einer äquidistanten Abtastung ausgegangen. Dass heißt, es wird von einer Abtastung nach einem bekannten, gleichbleibenden und diskreten Raster ausgegangen und angenommen, dass die Abtastung hinreichend schnell er-folgt. In der Praxis kommt es aber häufig vor, dass sowohl die Messung als auch die Anwendung eines Stellsignals nicht zu äquidistanten Zeitpunkten -also asynchronerfolgen, oder dass die Bereitstellung eines Regelungssignals nicht zu beliebigen Zeitpunkten möglich ist und die Stellsignale, Messungen und etwaige Berechnungen unvermeidlichen Verzögerungen unterliegen. Die Gründe hierfür sind vielfältig, z. B. intelligente Sensoren, die zu variablen Verarbeitungszeiten der Messinformationen führen können (Bildverarbeitung, chemische Sensoren),
doi:10.1524/auto.2009.0776 fatcat:d3fk65qjeferba6qtx6k5jy6sq