Entwicklung eines Qualitätsmasses zur Beurteilung der Eignung von Reglerentwürfen basierend auf einer Bondgraphenbetrachtung

Kurzbeschreibung

Beim Vergleich der Qualität verschiedener Reglerentwürfe zur Ausregelung einer nichtlinearen Regelstrecke ergibt sich das Problem, dass verschiedene Regler häufig unterschiedliche Messsignale verwenden, manchmal sogar unterschiedliche Regelgrössen ansteuern. Mit Sicherheit weisen sie intern unterschiedliche Strukturen auf. Somit ist es schwierig, ihre Wirksamkeit objektiv miteinander vergleichen zu können.

In diesem Projekt wurden die Leistungsflüsse von den Regelgrössen ausgehend durch die gesamte Regelstrecke hindurch bis hin zu den Ausgangsgrössen verfolgt. Diese Leistungsflüsse sind in der Bondgraphenbetrachtungsweise besonders leicht und gut analysierbar. Ein effizienter Regler sollte zumindest während einer aktiven Regelphase alle Teile der Regelstrecke mit Leistung versorgen. Wenn ein Teil der Regelstrecke inaktiv bleibt, ist er entweder überflüssig, oder aber der Regler ist nicht optimal ausgelegt. In Analogie: ein schlecht durchbluteter Körperteil kann keine sinnvolle Arbeit verrrichten.

Das Projekt erarbeitete Methoden, welche es erlauben, die Erreichbarkeit einer Systemkomponente durch den Leistungsfluss quantitativ zu bestimmen. Dadurch wurden Metriken geschaffen, die es ermöglichen, zu beurteilen:

wann mit der Optimierung der Parameter eines Reglers aufgehört werden kann, und
welcher einer Reihe alternativer optimierter Regler für eine gegebene Regelaufgabe am besten geeignet ist.

Wichtigste Publikationen

McBride, R.T. and F.E. Cellier (2005), System Efficiency Measurement Through Bond Graph Modeling, Proc. ICBGM’05, 7^th SCS Intl. Conf. on Bond Graph Modeling and Simulation, New Orleans, Louisiana, pp. 221-227.
McBride, R.T. and F.E. Cellier (2005), Optimal Control Gain Selection Using the Power Flow Information of Bond Graph Modeling, Proc. ICBGM’05, 7^th SCS Intl. Conf. on Bond Graph Modeling and Simulation, New Orleans, Louisiana, pp. 228-232.
McBride, R.T. (2005), System Analysis Through Bond Graph Modeling, PhD Dissertation, Dept. of Electr. & Comp. Engr., University of Arizona, Tucson, AZ.

Sponsoren

Raytheon, Inc.

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