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Robuste Regelung flexibler mechanischer Strukturen mittels Quantitative Feedback Theory unter Nutzung konvexer und nicht-konvexer Optimierung

Autor :Marc Enzmann
Herkunft :OvGU Magdeburg, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Datum :18.08.2004
 
Dokumente :
Dataobject from HALCoRe_document_00006416
 
Typ :Dissertation
Format :Text
Kurzfassung :Inhalt dieser Arbeit ist die aktive Schwingungsregelung flexibler mechanischer Strukturen. Zielstellung ist dabei die Sicherstellung von Mindestgüteforderungen an die Regelung auch dann zu ermöglichen, wenn erhebliche Modellunsicherheiten die Reglersynthese erschweren.

Zur Erreichung dieses Ziels wird die Quantitative Feedback Theory (QFT) von Horowitz genutzt. Diese Methode stellt die Erzielung robuster Regelgüte angesichts erheblicher parametrischer und / oder nichtparametrischer Modellunsicherheiten sicher. Die Methode basiert auf klassischen Entwurfsverfahren im Frequenzbereich.

In der Anwendung der QFT auf flexible mechanische Strukturen ergeben sich eine Reihe von Problemen, so dass die Nutzung der QFT nur für relativ einfache Systeme möglich ist. Kernaufgabe dieser Arbeit ist daher, die QFT so zu modifizieren, dass eine Anwendung auf flexible mechanische Strukturen auch für komplexe Systeme möglich wird. Dazu werden eine Reihe von Teilaufgaben bearbeitet.

Der rechentechnische Aufwand zur Berücksichtigung von parametrischen Modellunsicherheiten steigt, bei Anwendung der in der QFT üblichen Methodik, exponentiell mit der Anzahl unsicherer Parameter. Da Modelle mechanischer Strukturen im Allgemeinen eine große Anzahl Parameter aufweisen, ist die Anwendung der QFT auf diese Systeme bislang nur in Ausnahmefällen möglich. Daher weden in dieser Arbeit, ausgehend von den in der Strukturmechanik üblichen Beschreibungsformen, Methoden zur vereinfachten Berücksichtigung von parametrischen Modellunsicherheiten im Entwurf entwickelt.

Anforderungen an den geschlossenen Regelkreis werden geeigneterweise im Zeitbereich formuliert. Da der Entwurf mit QFT im Frequenzbereich erfolgt, muss eine Methode zur Übertragung der im Zeitbereich gegebener Forderungen in Betragsgrenzen im Frequenzbereich genutzt werden. Die in der QFT üblichen Methoden sind nicht immer nutzbar, so dass in dieser Arbeit eine Vereinfachung der sogenannten t-Omega-Übertragung entwickelt wird.

Ein wesentlicher Nachteil der QFT gegenüber modernen, "robusten" Verfahren ist, dass die Methoden den Entwerfenden bei der Reglergewinnung nicht unterstützt. Er ist bei der Festlegung von Reglerordnung und relativem Grad sowie der Festlegung der Reglerparameter auf Erfahrung und Wissen angewiesen. Da insbesondere die Reglersynthese für flexible mechanische Strukturen nicht trivial ist, wird in dieser Arbeit eine Methode zur Berechnung der Reglerparameter mittels Optimierung hergeleitet, die auf den QFT-üblichen Berechnungen aufsetzt. Bei Konvergenz der hergeleiteten Optimierungsprobleme wird sichergestellt, dass die Regelung alle an sie gestellten Aufgaben erfüllt.
Schlagwörter :Robuste Regelung - Schwingungsregelung - Smart-Structures - Quantitative Feedback Theory - Optimierung
Rechte :Dieses Dokument ist urheberrechtlich geschützt.
Größe :174 S.
 
Erstellt am :27.03.2009 - 07:57:48
Letzte Änderung :22.04.2010 - 09:31:08
MyCoRe ID :HALCoRe_document_00006416
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