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at - Automatisierungstechnik

Methoden und Anwendungen der Steuerungs-, Regelungs- und Informationstechnik

[AT - Automation Technology: Methods and Applications of Control, Regulation, and Information Technology
]

Editor-in-Chief: Jumar, Ulrich


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2196-677X
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Redesign Techniques for Nonlinear Sampled-data Systems (Entwurfstechniken für nichtlineare Abtastsysteme)

Lars Grüne / Jürgen Pannek / Karl Worthmann / Dragan Nešić
Published Online: 2009-09-25 | DOI: https://doi.org/10.1524/auto.2008.0684

In the emulation approach to controller design for networked control systems the controller is first designed in continuous time ignoring the network and then implemented as a sampled-data controller. While very attractive for its simplicity, typically sufficiently small sampling periods are needed in order to ensure satisfactory performance of the resulting sampled-data closed loop. Thus, in the presence of network bandwidth constraints performance loss up to instability may occur. In this paper we present a variety of analytical and numerical techniques for the redesign of sampled-data controllers which improve the sampled-data performance of the non-redesigned controller and aim at reducing the necessary communication bandwidth.

Im Emulationsansatz zum Entwurf einer Regelung über ein Kommunikationsnetz wird der Regler zunächst in kontinuierlicher Zeit ohne Berücksichtigung des Netzwerks entworfen und dann als Abtastregler implementiert. Dieser Ansatz ist attraktiv wegen seiner Einfachheit, benötigt aber i. A. hinreichend kleine Abtastraten für ein gutes Regelverhalten des resultierenden Abtastsystems. Unter Bandbreitenbeschränkungen kann daher die Regelgüte bis hin zur Instabilität beeinträchtigt werden. In dieser Arbeit stellen wir verschiedene analytische und numerische Entwurfstechniken zur Anpassung des Emulationsreglers an die Abtastsituation vor, mit denen die Regelgüte des Emulationsreglers verbessert wird, um so die benötigte Kommunikationsbandbreite zu verringern.

Keywords: Controller design; sampled-data-system; bandwidth constraint; nonlinear; convergence rate; Taylor expansion; stabilisation; model predictive control; reference solution; Lyapunov function

About the article

Published Online: 2009-09-25

Published in Print: 2008-01-01


Citation Information: at - Automatisierungstechnik, Volume 56, Issue 1/2008, Pages 38–48, ISSN (Print) 0178-2312, DOI: https://doi.org/10.1524/auto.2008.0684.

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Matthew Ellis, Helen Durand, and Panagiotis D. Christofides
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[2]
Laura Menini and Antonio Tornambè
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