Regelung komplexer Systeme

Unsere Abteilung beschäftigt sich seit vielen Jahren mit dem Reglerdesign und der Validierung von Regelalgorithmen. Dies schließt die Planung zur Platzierung von Sensoren und Aktoren sowie zur Durchführung von Experimenten zwecks Aufnahme von Messdaten, die Datenanalyse sowie die Zustandsschätzung mit ein.

Unser Methodenspektrum umfasst

• PID-Regler
• Präkompensation
• Iterativ lernende und adaptive Regler
• Neuronale und Fuzzy-Regler
• Lineare optimale Regler
• Robuste H_∞-Regler
• Modellprädiktive Regler
• Verteilte und vernetze Regler

Modellprädiktive Regler (MPC)

Bei komplexen Regelungsaufgaben insbesondere mit Beschränkungen der Zustände oder Eingänge kommen in der Industrie zunehmend (nichtlineare) modellprädiktive Regler (MPC) zur Anwendung. Diese werden einerseits rein zur Systemstabilisierung oder auch zur wirtschaftlichen Optimierung mit impliziter Systemstabilisierung verwendet. Alternative Ansätze zu einem zentralen MPC, bei dem ein Regler für das komplette betrachtete System entworfen wird, sind hierarchische und verteilte kommunizierende MPC-Ansätze.

Bei hierarchischen Ansätzen erfolgt die Regelung der Anlagen durch lokale Regler, deren Solltrajektorien durch übergeordnete Regler (auch mit mehrschichtiger Struktur) zur Optimierung von globalen Performancezielen bestimmt werden.

Bei verteiltem (distributed) MPC erfolgt die Regelung durch viele lokale MPC-Regler. Bei unkoordinierten Reglern, d.h. die jeweiligen Regler führen die Performanceoptimierung des betrachteten Teilsystems unabhängig von den übrigen Reglern anderer Teilsysteme durch, ist die Performance lokal optimal jedoch meist suboptimal in Bezug auf die Gesamtsystemperformance. Wechselwirkungen zwischen den lokalen Reglern können sogar zu Destabilisierung des Gesamtsystems führen. Aus diesem Grund werden in der Literatur kommunizierende Regler vorgeschlagen, die z.B. Zustände oder Regelparameter untereinander austauschen oder deren Stellgrößen durch Agenten in Bezug auf die Gesamtperformance überprüft und zugelassen werden.

Die von uns entwickelten Regler setzen wir bei Anfrage auch auf Hardware-Bausteinen, z.B. eingebetteten Systemen, um.