Stabilitätsverhalten von zweistufig entworfenen zeitdiskreten PI-Zustandsreglern bei Stellgrößenbegrenzungen
Stability properties of two-stage designed discrete-time PI state controllers considering the limitation of input variables
- Nachweise für die Stabilität von Regelkreisen, deren Stellgrößen an ihre Begrenzungen gelangen können und bei denen die Regler Integratoren oder andere dynamische Glieder sowie Anti-Windup-Maßnahmen enthalten, sind gewöhnlich sehr aufwändig zu führen. Bei PI-Zustandsreglern, die mittels der in [1] vorgestellten Methode in einem mehrstufigen Verfahren für Regelstrecken entworfen wurden, die bis aufNachweise für die Stabilität von Regelkreisen, deren Stellgrößen an ihre Begrenzungen gelangen können und bei denen die Regler Integratoren oder andere dynamische Glieder sowie Anti-Windup-Maßnahmen enthalten, sind gewöhnlich sehr aufwändig zu führen. Bei PI-Zustandsreglern, die mittels der in [1] vorgestellten Methode in einem mehrstufigen Verfahren für Regelstrecken entworfen wurden, die bis auf die Stellgrößenbegrenzungen linear sind, lassen sich jedoch äußerst hilfreiche allgemeine Stabilitätsaussagen treffen, die den konkreten Stabilitätsnachweis für das Gesamtsystem– selbst unter Einbeziehung von Beobachtern – erheblich vereinfachen. Im vorliegenden Beitrag werden die diesbezüglichen, auf Steuerbarkeitsbetrachtungen beruhenden, Zusammenhänge für zeitdiskrete Regelkreise aufgezeigt sowie daraus exemplarisch mittels Ljapunow-Funktionen eine einfache Reglerformel für Zustandsregler abgeleitet, die auch im Begrenzungsfall stabil arbeiten. Ein Beispielaus der elektrischen Antriebstechnik illustriert die Anwendbarkeit der vorgestellten Methode.…
- The evidence of stability for control circuits with integral-action components, actuator constraints and anti-windup techniques is usually a difficult task. Using state controllers composed by means of the multistage procedure described in [1] and applied to linear plants - except for the input saturation -, extremely helpful general stability statements are made, even if observers are included.The evidence of stability for control circuits with integral-action components, actuator constraints and anti-windup techniques is usually a difficult task. Using state controllers composed by means of the multistage procedure described in [1] and applied to linear plants - except for the input saturation -, extremely helpful general stability statements are made, even if observers are included. These statements will simplify the concrete stability proof of the overall system significantly. In this regard, the following paper shows the relationships for discrete-time control circuits based on controllability considerations. Subsequently, a simple formula is deduced for state controllers guaranteeing a stable operation during the saturation of the input variables. An example from in the field of electrical drives illustrates the use of the presented approach.…
Document Type: | Article (reviewed) |
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Zitierlink: | https://opus.hs-offenburg.de/2604 | Bibliografische Angaben |
Title (German): | Stabilitätsverhalten von zweistufig entworfenen zeitdiskreten PI-Zustandsreglern bei Stellgrößenbegrenzungen |
Title (English): | Stability properties of two-stage designed discrete-time PI state controllers considering the limitation of input variables |
Author: | Uwe NußStaff MemberORCiDGND |
Year of Publication: | 2017 |
Date of first Publication: | 2017/10/31 |
First Page: | 705 |
Last Page: | 717 |
Parent Title (German): | at - Automatisierungstechnik |
Issue: | 10/2017 |
ISSN: | 0178-2312 |
DOI: | https://doi.org/10.1515/auto-2016-0136 |
Language: | German | Inhaltliche Informationen |
Institutes: | Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik (E+I) (bis 03/2019) |
Institutes: | Bibliografie |
DDC classes: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften |
Tag: | Anti-Windup-Maßnahmen; Beobachter; Ljapunow-Funktionen; Stabilität; Stellgrößenbegrenzungen; Steuerbarkeit; Zeitdiskrete PI-Zustandsregler Discrete-time state controllers; Lyapunov functions; anti-windup methods; controllability; limitation of in-put variables; observers; stability | Formale Angaben |
Open Access: | Closed Access |
Licence (German): | Urheberrechtlich geschützt |