Entwurf von modellbasierten Anti-Windup-Methoden für Systeme mit Stellbegrenzungen

نویسنده

  • Andreas Ortseifen
چکیده

Neglecting actuator limitations when designing a feedback control may cause a severe malfunctioning of the control loop during operation. This faulty behavior is often termed windup and manifests itself in intense oscillations, a significantly prolonged settling time or even instability. The main objective of this work is the development of systematic design methods for anti-windup strategies, guaranteeing – in cooperation with the pre-designed controller – a safe and efficient operation of the control loop. Concerning the design approaches, three objectives are targeted. Stability of the control loop as well as a high performance, i.e. a significant reduction of windup, are desired characteristics. Furthermore, the procedure to parameterize the anti-windup should be as user-friendly as possible. Therefore, all design methods in this work are based on convex optimization. The primary contribution of this thesis consists in a systematic design method for Hippe’s observer technique, preventing controller windup, and the development of three new design methods suited for different linear and nonlinear model-based anti-windup structures. The first method uses piecewise quadratic Ljapunov functions to establish global stability of the closed-loop system with a linear anti-windup. A local performance criterion is exploited to achieve a drastic reduction of windup compared to existing approaches. The second design strategy parameterizes a newly developed soft variable-structure anti-windup by solving a convex optimization problem. Due to its variable structure, the anti-windup outperforms linear state-of-the-art approaches. The third design algorithm aims at local stability results for linear anti-windup structures. Therefore, it is suited for control loops with marginally stable or unstable plants. The main difference compared to existing approaches is the precise characterization of the stability region in combination with a performance-oriented design. Both aspects are necessary and important for a practical implementation of the proposed method.

برای دانلود رایگان متن کامل این مقاله و بیش از 32 میلیون مقاله دیگر ابتدا ثبت نام کنید

ثبت نام

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

Ansatz zu einem konzeptionellen Modell für interaktive Information Retrieval-Systeme mit Unterstützung von Informationsvisualisierung

Zusammenfassung In diesem Beitrag wird ein neuer Ansatz für die Modellierung und den Entwurf interaktiver Information-Retrieval-Systeme vorgestellt, der einerseits eine enge Integration von Syntax, Semantik und Layout der verwalteten Informationsobjekte verfolgt und andererseits den interaktiven Informationsdialog mit Methoden der Informationsvisualisierung unterstützt.

متن کامل

Entwurfsverfahren für eingebettete Systeme zum Einsatz in der Mechatronik

Beim Entwurf von Hardund Software für eingebettete Systeme, die z.B. zur Steuerung mehrachsiger Präzisionsantriebe verwendet werden sollen, ist neben harten Echtzeitforderungen auch die Koexistenz unterschiedlicher Beschreibungsparadigmen und die Notwendigkeit formaler Exaktheit zu beachten. Das erfordert den Einsatz spezieller Beschreibungsmittel im modellbasierten Entwurf. Ein Beispiel sind M...

متن کامل

Methoden der Metaprogrammierung zur Rekonfiguration von Software eingebetteter Systeme

Der Entwurf von Software für eingebettete Systeme wird sowohl durch die Systemumgebung als auch durch das System selbst stark beeinflusst. Beide Faktoren reduzieren die Wiederverwendbarkeit und die Erweiterbarkeit der Software in erheblichem Maße. Insbesondere können wirtschaftliche Überlegungen mitunter hohe Anforderungen an das Design stellen. Eine Lösung dieser Problematik kann nur mit klar ...

متن کامل

Entwurf von Ausgangsrückführungen für Strecken mit Stellsignalbegrenzung (Design of Output Feedback Controllers for Systems with Input Saturation)

Zusammenfassung In diesem Beitrag wird die beobachterbasierte Zustandsregelung von Strecken mit Stellsignalbegrenzung auf allgemeinere dynamische Ausgangsrückführungen für Zwei-Freiheitsgrade-Regelungen erweitert, die sowohl statische als auch dynamische Rückführungen beliebiger Ordnung umfassen. Die Bestimmung der neuen Ausgangsregler erfolgt durch den unabhängigen Entwurf einer statischen Aus...

متن کامل

ذخیره در منابع من


  با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

عنوان ژورنال:
  • Automatisierungstechnik

دوره 62  شماره 

صفحات  -

تاریخ انتشار 2014