TU Braunschweig

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Helbig, J.:
Robuste Regelungsstrategien am Beispiel der PKW-Spurführung.
Dissertation, Technische Universität Braunschweig, Institut für Verkehrssicherheit und Automatisierungstechnik, 2004.

Kurzfassung:

Die moderne Regelungstechnik bietet eine Vielfalt an leistungsfähigen Entwurfsverfahren. Doch allzu häufig wird die Entscheidung für ein anzuwendendes Entwurfsverfahren entweder aus Unkenntnis über die Möglichkeiten anderer Verfahren oder aus rein subjektiven Gründen getroffen. Gerade im industriellen Umfeld herrscht eine merkliche Diskrepanz zwischen den teils hohen Ansprüchen an eine Regelung und der Häufigkeit eingesetzter PID-Regler-Derivate. Hierin zeigt sich das offenkundige Defizit in der Verständlichkeit der leistungsfähigen Entwurfsverfahren moderner Regelungen. Diese Arbeit ist als ein Beitrag zu verstehen, einen Teil dieses Defizites - den im Bereich linearer robuster Regelungen - zu schmälern.

Mit der Methodik einer orthogonalen Analyse wurden drei weit verbreitete Entwurfsverfahren für robuste Regler, die μ-Synthese, die Γ-Synthese und die QFT-Synthese, in ihre Einzelteile zerlegt und kapitelweise aufgearbeitet. So werden die Unsicherheits- und Robustheitsdefinitionen, der Nachweis robuster Stabilität bw. robuster Performance und der eigetnliche Synthesevorgang parallel für alle drei Entwurfsverfahren beschrieben. Darüber hinaus wurden die Entwurfsverfahren einer umfangreichen Ecaluierung unterzogen. Für eine quantitative Beurteilung wurden unter praxisorientierten GEsichtspunkten allgemein gültige Kriterien in den Kategorien Entwurfsvoraussestzungen, Entwurfsvorgang, Ergebnis des Entwurfsverfahrens und toolunterstützung aufgestellt. Durch diese strukturierte Betrachtung der Entwurfsverfahren konnten markante Unterschiede herausgearbeitet und und die prinzipiellen Stärken und Schwächen jedes Entwurfsverfahrens aufgezeigt werden.

Als das dominante Entwurfsverfahren kristallisierte sich die frequenzgangbasierte QFT-Synthese heraus. Auf seine Praxistauglichkeit wurde dieses Entwurfsverfahren anhand der Aufgabe der automatischen Spurführung eines handelsüblichen Pkw des Typs VW Passat geprüft. Die Reglersynthese wurde gemäß der strukturellen Aufbereitung des Entwurfsvorganges vorgenommen. Der Regler konnte die Anforderungen des Spurführung hervorragend erfüllen. Trotz Störeinflüsse konnte das Fahrzeug biss 110 km/h bei höchster Spurführgenauigkeit (± 2cm) ohne Parameterskalierung über den gesamten Geschwindigkeitsbereich hinweg gefahren werden. Die exemplarische Implementierung eines QFT-Reglers zeigt das Potenzial dieses Entwurfsverfahrens auch am praktischen Beispiel.


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