Vereinfachte schnelle Regelung von linearen Systemen mit Stellgrößenbeschränkungen

Sättigende, weiche strukturvariable Regelungen mittels impliziter Lyapunov-Funktionen eignen sich zur schnellen Regelung von linearen Systemen mit Stellgrößenbeschränkungen. Der vorliegende Beitrag stellt eine Vereinfachung dieses Regelungstyps bei gleichzeitiger Verbesserung des Regelverhaltens vor. Die Vereinfachung führt auf weniger restriktive Stabilitätsbedingungen. Hierdurch vergrößert sich die Menge regelbarer Strecken, und die Anwendung dieses Regelungstyps auf bestimmte instabile Strecken ist erstmals möglich. Des Weiteren wird ein LMI-basiertes Verfahren zur effizienten Bestimmung von Reglerparametern vorgestellt. Damit werden Entwürfe von schnellen Regelungen für zwei Benchmarkstrecken vorgenommen. Eine Nachoptimierung der Reglerparameter mittels Suchverfahren führt zu fast zeitoptimalem Verhalten.

Saturating, soft variablestructure controls using implicit Lyapunov functions are suited for fast control of linear systems subject to input constraints. We present a simplified version of this type of control. It shows an improved performance mainly due to less restrictive stability constraints. The set of controlable plants is enlarged so this type of control can be applied to certain unstable systems for the first time. A design procedure using LMIs is presented to calculate the parameters of the controller. This procedure is used to design fast controls for two benchmark problems. Further optimisation using local noncovex optimisation leads to nearly time-optimal results.