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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

12 Issues per year


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ISSN
2196-677X
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Volume 65, Issue 10

Issues

-Sliding-Mode Beobachterentwurf

-Sliding mode observer design

Berno Johannes Engelbert Misgeld
  • Corresponding author
  • Chair for Medical Information Technology, Helmholtz-Institute, RWTH Aachen University, Pauwelsstr. 20 Aachen Germany
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/ Michael Thiel / Philipp Schubert / Steffen Leonhardt
  • Chair for Medical Information Technology, Helmholtz-Institute, RWTH Aachen University, Pauwelsstr. 20 Aachen Germany
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Published Online: 2017-10-18 | DOI: https://doi.org/10.1515/auto-2017-0016

Zusammenfassung

In diesem Beitrag wird die Erweiterung eines Luenberger-Beobachters mit einem strukturvariablen Anteil vorgestellt. Ziel ist die Zustandsrekonstruktion in unsicheren Systemen. Die Synthese der stetigen Rückführung des Beobachters erfolgt über die Minimierung der ℋ-Systemnorm. Für die Minimierung des ℋ-Problems werden neben der Vorgabe einer statischen Rückführungsmatrix des Beobachters weitere strukturelle Bedingungen gefordert. Diese strukturellen Bedingungen werden wiederum benötigt, um die Stabilität der Fehlerdynamik des Beobachters für die Kombination von stetiger (Luenberger) Rückführung und unstetigem Anteil zu zeigen. Abschließend wird der Entwurf am Beispiel eines nichtlinearen mathematischen Pendels demonstriert.

Abstract

We propose the extension of a Luenberger-observer with a component of variable structure. The goal of the approach is the state reconstruction in uncertain systems. The synthesis of the continuous observer gain results from the minimisation of the ℋ-system norm. Constraints in form of a static observer feedback gain matrix and structure are employed in the minimisation of the ℋ-problem. These constraints are needed to guarantee the stability of the observer error dynamics for the combination of continuous (Luenberger) feedback and discontinuous part. Finally, the design is demonstrated for the example of a nonlinear mathematical pendulum.

Schlagwörter: Luenberger-Beobachter; Robustifizierung; ℋ∞; nichtglatte Optimierung; Sliding Mode Beobachter

Keywords: Luenberger-observer; robustification; ℋ∞; nonsmooth optimisation; sliding mode observer

About the article

Berno Johannes Engelbert Misgeld

Chair for Medical Information Technology, Helmholtz-Institute, RWTH Aachen University, Pauwelsstr. 20, Aachen, Tel.: +49 (0) 241 802 3218, Fax: +49 (0) 241 808 2442

Michael Thiel

DEUTZ AG, Ottostraße 1, 51149 Köln

Philipp Schubert

Institute of Automatic Control, RWTH Aachen University, Steinbachstr. 54, Aachen, Tel.: +492418028031, Fax: +492418022296

Steffen Leonhardt

Chair for Medical Information Technology, Helmholtz-Institute, RWTH Aachen University, Pauwelsstr. 20, Aachen, Tel.: +49 (0) 241 80 23211, Fax: +49 (0) 241 80 82442


Accepted: 2017-08-10

Received: 2017-02-22

Published Online: 2017-10-18

Published in Print: 2017-10-31


Citation Information: at - Automatisierungstechnik, Volume 65, Issue 10, Pages 695–704, ISSN (Online) 2196-677X, ISSN (Print) 0178-2312, DOI: https://doi.org/10.1515/auto-2017-0016.

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