Zustandsregelung verteilt-parametrischer Systeme

Der im Buch behandelte Teilbereich der Regelungstechnik ist Grundlage für die Automatisierung technischer Prozesse in der Industrie. Betrachtet werden verteilt-parametrische Systeme, bei denen die physikalischen Vorgänge sowohl zeit- als auch ortsabhängig sind und deshalb durch partielle Differentialgleichungen beschrieben werden. Die Stoffauswahl ermöglicht die eigenständige Bearbeitung von Problemstellungen für technische Prozesse mit verteilt-parametrischem Charakter und erlaubt einen Einblick in neuere Entwicklungen auf diesem Gebiet.

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Gegenstand dieses Buches ist der systematische Entwurf von Zustandsregelungen mit mehreren Freiheitsgraden für lineare verteilt-parametrische Systeme. Hierzu wird als erstes die Zustandsbeschreibung von verteilt-parametrischen Systemen ausführlich dargestellt. Der konsequente Vergleich mit dem konzentriert-parametrischen Fall ermöglicht dabei einen einfachen Einstieg in diese mathematisch anspruchsvolle Thematik.

Eine Besonderheit des Buches ist die durchgängige Verwendung von Strukturen mit zwei oder mehr Freiheitsgraden zum Entwurf. Dieser gliedert sich in den Steuerungsentwurf zur Einstellung des Sollverhaltens und den davon unabhängigen Entwurf von Folgereglern zur Festlegung des Störverhaltens. Der Steuerungsentwurf erfolgt modellgestützt mittels Eigenwertvorgabe in Verbindung mit einer Führungs- und Störgrößenaufschaltung oder durch Ein-/Ausgangsentkopplung sowie inversionsbasiert, um Arbeitspunktwechsel zu realisieren. Für die Bestimmung realisierbarer, d.h. endlich-dimensionaler Folgeregler wird ein parametrisches Entwurfsverfahren beschrieben, welches ohne eine Systemapproximation auskommt.

Bei der Darstellung wird besonderer Wert auf eine möglichst anschauliche Argumentation gelegt, ohne dabei auf mathematische Strenge zu verzichten. Zahlreiche Beispiele dienen zur Illustration der Ergebnisse sowie zur Verdeutlichung der Leistungsfähigkeit der vorgestellten Methoden.

Das Buch richtet sich an Studierende der Regelungs- und Automatisierungstechnik sowie an Ingenieure in der Industrie als auch in Forschungseinrichtungen mit Vorkenntnissen im Bereich der Zustandsraummethodik fürkonzentriert-parametrische Systeme.