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Monitoring und Regelung
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Mitglied im Fraunhofer Themenverbund Adaptronik
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Im Zentrum dieses Arbeitsschwerpunkts stehen die Entwicklung und Implementierung
mathematischer Verfahren zur Systemmodellierung sowie zum Beobachter-und Reglerdesign.
Zentrale Anwendungen sind derzeit die Torsionsüberwachung in Kraftwerken und die aktive Schwingungsdämpfung
in der Adaptronik.
Systemidentifikation
Zur Beschreibung bestimmter Verhaltensweisen eines technischen Systems muss zumeist ein geeignetes
Ersatzmodell entwickelt werden, welches den jeweils interessierenden Systemaspekt möglichst exakt
abbildet. Abhängig von den vorhandenen Systeminformationen und den gewünschten Modelleigenschaften
werden Black-Box-, White-Box- oder eine Mischung aus beiden, sogenannte Grey-Box-Modelle, eingesetzt.
Neben linearen Ansätzen kommen auch komplexere nichtlineare Techniken, wie ein aus mehreren linearen,
lokal gültigen Modellen zusammengesetztes Netzwerk zum Einsatz - man spricht von einem
Local Model Network (LMN). Bei den linearen Teilmodellen kann es sich sowohl um Black-Box- als auch
um White-Box-Modelle handeln. Mit den verschiedenen Modellierungsansätzen wird dann beispielsweise
das Verhalten von Turbosätzen oder Automobilprüfständen beschrieben.
Für die Modellierung des Torsionsverhaltens von Turbosätzen verwendet man z.B. die Methode der finiten
Elemente, die auf die sogenannten Bewegungsgleichungen führt.
Beobachter und Reglerdesign
Die identifizierten Modelle bilden die Grundlage für das Beobachter- und Reglerdesign. Dazu werden
neben den klassischen Ansätzen schwerpunktmäßig Methoden der Hinf-Kontrolltheorie eingesetzt, die bis
zu einem gewissen Maß Robustheit des resultierenden Beobachters oder Reglers gegenüber Modellunsicherheiten
und anderen Systemstörungen garantieren. Zusätzlich kommen auch Verfahren aus den Bereichen Adaptive Control,
Iterative Learning Control und Model Predictive Control zum Einsatz.
Die auf linearen Modellen basierenden Kontrollansätze können, z.B. bei stark nichtlinearem Systemverhalten,
häufig unzureichend sein. Ein Forschungsschwerpunkt der Gruppe liegt darin, z.B. basierend auf den LMN-Modellen,
Erweiterungen der linearen Kontrollstrategien zu entwickeln. Der Fokus liegt insbesondere auf der
Entwicklung effizienter und robuster Methoden.
Kompetenzen:
- Systemidentifikation
- Modelladaption
- Modellreduktion
- Aktuator- und Sensorpositionierung
- Beobachterdesign
- Reglerdesign
Projekte / Produkte:
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© Fraunhofer ITWM
2009 |
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