FORSCHUNGSBERICHTE MSRT - 1991

Die Berichte sind gegliedert nach Forschungsberichtnummer, Titel und Verfasser. Ferner wird zu jedem Bericht eine knappe Übersicht zur Verfügung gestellt.

FB 01

Filterung mit Splines

Klaus Mindel

Der Bericht enthält die Beschreibung und Analyse eines Spline-Filters, das aus der Klasse der B-Splines abgeleitet wird. Das Filter weist im Frequenz- und Zeitbereich einige interessante Eigenschaften auf, die auch im Vergleich mit Mittelwertfiltern deutlich werden.

FB 02

Zum Einfluß unterschiedlicher Rückführungen auf einen hydraulischen Motor

Klaus Lierschaft

In diesem Bericht wird der Einfluß verschiedener Rückführungen auf eine Antriebsregelung für einen hydraulischen Motor anhand der linearisierten Modellgleichungen aufgezeigt. Dazu wird das linearisierte Modell eines hydraulischen Rota tionsmotors mit Drosselsteuerung hergeleitet. Für dieses Modell werden statische und dynamische Kenngrößen abgeleitet und mit denen der rückgeführten Systeme verglichen.

FB 03

Zur Modellbildung des dynamischen Verhaltens der Flüssigkeitssäule in den Verbindungsleitungen hydraulischer Antriebe

Martin Pawlik

Der vorliegende Bericht beschreibt die Modellbildung der Leitungsdynamik in den Verbindungsleitungen hydraulischer Komponenten. Dazu werden in einem ersten Schritt die strömungsmechanischen Grundgleichungen für ein infinitesimal kleines Flüssigkeitsteilchen zur Beschreibung der Flüssigkeitssäule hergeleitet. Diese Gleichungen werden anschließend vom Zeit- in den Frequenzbereich übertragen.

FB 04

Einführung in die Fuzzy-Regelung

Torsten Bertram

Dieser Forschungsbericht stellt eine Einführung in die Fuzzy-Logik dar und kann als Grundlage für alle weiteren Untersuchungen im Bereich der Reglersynthese mit Fuzzy-Logik herangezogen werden. Die Fuzzy-Regelung benötigt kein exaktes und detailliertes Systemmodell. Das Systemverhalten kann mit Hilfe einer Regelbasis --IF ... THEN ... ELSE ... -- beschrieben werden. Die Fuzzy-Mengen und Verknüpfungen bieten dem Anwender die Möglichkeit, qualitative Aussagen analytisch zu beschreib en. Das Regelverhalten kann durch Erweiterung der Regelbasis und Wahl von verschiedenen Verfahren zur Fuzzifizierung, Interferenzbildung und Defuzzyfizierung stark modifiziert werden.

FB 05

An interactive package for structural evaluation of determinant and characteristic polynomial of a matrix in symbolic form using its digraph representation.

N. Andrei

An efficient computer package, implemented in standard FORTRAN 77, for symbolic and numeric evaluation of the determinant and of the coefficients of the characteristic polynomial of a matrix using ist digraph representation is presented.

FB 06

Bahnregelung für mehr-achsige Antriebe basierend auf Stellgrößenbegrenzung

B. Fink, Klaus Mindel

Es wird ein Bahnregelungskonzept für mehrachsige Antriebe, z.B. Industrieroboter, vorgestellt, das durch eine gezielte Synchronisation der einzelnen Lageregelkreise die Verfolgung gegebener Bahnen im Konfigurationsraum mit guter Genauigkeit ermöglicht. Das Regelungskonzept basiert auf einer gezielten Beeinflussung der Stellgrößenbegrenzungen in den Antrieben. Die Leistungsfähigkeit dieses Verfahrens wird am Beispiel eines Horizontal-Gelenkarm-Roboters demonstriert.

FB 07

Statistische Ausgangssignalanalyse bilinearer Systeme und Anwendungen

Theo Dorrissen

Dieser Bericht enthält neuere Ergebnisse zu dem Themenkreis stochastisch erregte bilineare Systeme. Er enthält Ergebnisse zur statistischen Ausgangssignalanalyse und ihren Anwendungen. Dazu zählen Korrelationsverfahren zur Systemidentifikation und die Auslegung von Zustandsbeobachtern und Schätzfiltern.

FB 08

Zur globalen Beobachtbarkeit bilinearer Systeme

Robert Ingenbleek

Dieser Forschungsbericht behandelt eine neue Darstellung der Beobachtbarkeitsmatrix für bilineare Systeme, die für den zeitdiskreten Fall abgeleitet wird. Die hier erarbeitete Darstellung ermöglicht eine getrennte Betrachtung systemabhängiger und signalabhängiger Einflußgrößen auf die globale Beobachtbarkeit.

FB 09

Ein Ansatz zur Vergrößerung des gesicherten Bereiches der asymptotischen Stabilität im Großen

Thomas Kürten

Für dynamische Systeme, die nicht global aysmptotisch stabil sind, muß für den Nachweis der Stabilität ein Gebiet bestimmt werden, das mit Sicherheit zum Einzugsbereich der Gleichgewichtslage gehört. Dazu wird in den meisten F&au ml;llen eine Ljapunov-Funktion mit einem quadratischen Ansatz bestimmt. Der damit gesicherte Bereich beinhaltet aber oft nur einen Bruchteil des tatsächlich stabilen Gebietes. In manchen Fällen kann mit dem hier vorgeschlagenen Ansatz ein erheblich größerer Teil des Zustandsraumes als stabiler Einzugsbereich erkannt werden.

FB 10

Testsignale zur Identifikation dynamischer Systeme

Klaus Mindel

Ein Testsignal soll, im Hinblick auf eine Identifikation, ein System geeignet anregen. Die Auswahl und Synthese des Testsignals muß unter Berücksichtigung der Systemeigenschaften und der Identifikationsmethode geschehen. Dieser Bericht enthält Informationen für den Entwurf deterministischer und pseudo-stochastischer Signale in den wichtigsten Anwendungsfällen. Ein erstmals vorgestelltes optimales Signal bezüglich der Frequenzbereichseigenschaften kann vorteilhaft bei der Identifikation des Frequenzganges eingesetzt werden.

FB 11

Ein mathematisches Modell zur Beschreibung des dynamischen Verhaltens der Flüssigkeitssäule in den Verbindungsleitungen hydrostatischer Antriebe

Martin Pawlik

Im vorliegenden Bericht wird ein Modell zur Beschreibung des dynamischen Verhaltens der Flüssigkeitssäule in den Verbindungsleitungen hydraulischer Komponenten hergeleitet. Der Grundgedanke bei dem Modell besteht darin, die Versorgungsleitung in hinreichend kleine Teilsysteme zu unterteilen, die selbst schwingungsfähig sind und untereinander elastisch gekoppelt sind. Die Modellierung der einzelnen Teilsysteme erfolgt dabei in Anlehnung an die elektrohydraulische Analogie.

FB 12

Nutzen und Struktur eines wissensbasierten Systems zur Inbetriebnahmeunterstützung einer hydraulischen Anlage

Ralf Lemmen

Die Inbetriebnahme einer hydraulischen Anlage bedeutet das anforderungsgerechte in-Funktion-setzen derselben. Der wichtigste Punkt, dieses Ziel möglichst schnell und gut zu erreichen, ist im wesentlichen eine inbetriebnahme- und insbesondere anforderungsgerechte Projektierung und Konstruktion. Um sie sicherzustellen, muß von einem diese Ziele unterstützenden wissensbasierten System gefordert werden, daß eine allen Anforderungen genügende Konfigurations- und Funktionsprüfung durchgeführt werden kann. Dieser Bericht beschreibt ein solches System genauer.

FB 13

Nichtlineare Simulation in MATLAB und C mit "RKS" und "RKSPRE"

Thomas Kürten

Ein wertvolles Hilfsmittel zur Analyse und Synthese von Regelkreisen ist die digitale Simulation. Bei den Regelkreisen, die mittels Simulationsstudien untersucht werden, handelt es sich zumeist um Abtastregelkreise mit nichtlinearen Regelstrecken. Die Simulation mit Integrationsprogrammen für gewöhnliche Differentialgleichungen führt in diesen Fällen oft zu Schwierigkeiten, insbesondere dann, wenn dabei Strukturänderungen innerhalb des Differentialgleichungssystems (z.B. der Übergang von Gleit- zu Haftreibung) auftreten. Aus diesem Grund ist eine Simulationsumgebung namens RKS entwickelt worden. Mit den von MATLAB aufzurufenden Funktionen von RKS ist eine einfache und übersichtliche Programmierung möglich. Bei größeren Systemen ist es sinnvoll, die Differentialgleichung in der Sprache C zu programmieren. Zur vereinfachten Programmerstellung und zur Vermeidung von Fehlern bei der Parameterübergabe von MATLAB zu C wird ein Pre-Compiler RKSPRE bereitgestellt. Damit kann die Simulationsdauer erheblich reduziert werden, ohne die Zeit zur Entwicklung der eigenen Programme wesentlich zu erhöhen.

FB 14

Zustandsbeobachter und -schätzfilter für eine Klasse analytisch linearer Systeme

Robert Ingenbleek

Dieser Bericht gibt neue Ergebnisse aus der Theorie nichtlinearer Systeme wieder. Er enthält Verfahren zur Überprüfung der Beobachtbarkeit bilinearer Systeme. Ferner wird die Auslegung von Zustandsbeobachtern und Schätzfiltern behandelt.