Schnelle Regelung mit Ausgangsrückführung für Systeme mit Stellgrößenbeschränkung

Diese Dissertation behandelt die Stabilitätsanalyse und den Entwurf von schnellen, auf einer Ausgangsrückführung basierenden Regelungen für Systeme mit linearer Dynamik und Stellgrößenbeschränkungen. Letztere stellen die wohl häufigste Nichtlinearität in realen Regelungssystemen dar. Darüber hinaus können oder sollen in den meisten Anwendungen nicht alle Zustände gemessen werden. Eine Regelung mit Ausgangsrückführung verwendet nur die tatsächlich gemessenen Ausgangsgrößen des Systems. Deshalb ist die Fragestellung, wie solche Regelungen unter Berücksichtigung von Stellgrößenbeschränkungen entworfen werden können, für die Praxis relevant. Der Fokus der Arbeit liegt auf Reglern, die auf der Erweiterung einer Zustandsrückführung um einen Beobachter basieren, und auf Reglern, die eine allgemeine dynamische Ausgangsrückführung verwenden. In beiden Fällen werden sowohl sättigende als auch nichtsättigende Regler untersucht. Für diese Regler wird jeweils ein Verfahren zur Stabilitätsanalyse und, darauf aufbauend, ein Entwurfsverfahren vorgeschlagen. Diese Verfahren basieren, soweit möglich, auf konvexer Optimierung mit Nebenbedingungen in Gestalt von linearen Matrixungleichungen (LMIs). Damit ist ein sehr effizienter, automatisierter Entwurf der Reglerparameter möglich, der anhand von Beispielen demonstriert wird