Integrierte Reglerentwurfsverfahren und Kommunikationsdienste für digital vernetzte Regelungssysteme

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Frank Allgöwer; Professor Dr. Kurt Rothermel
• Fachliche Zuordnung: Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 285825138

Digital vernetzte Regelungssysteme (engl. Networked Control Systems) sind von zentraler Bedeutung für so genannte Cyber-physische Systeme (engl. Cyber-Physical Systems) zur Regelung physischer Prozesse mit Hilfe vernetzter Sensoren, Aktoren und digitaler Regler. Häufig sind die hierzu erforderlichen Komponenten, wie Sensoren, Aktoren und Regler, weiträumig verteilt, so dass Mess- und Stellgrößen über ein Kommunikationsnetz transferiert werden müssen, um den Regelkreis zu schließen. Ein wesentliches Ziel dieses Projekts ist die Überbrückung der methodischen Lücke zwischen Regelungs- und Kommunikationssystemen durch den Entwurf von Kommunikationsmodellen, die einerseits mathematisch präzise Aussagen zur Stabilität und Regelgüte des geschlossenen Regelkreises erlauben und andererseits die effiziente Umsetzung auf Basis einer IP-basierten Netzinfrastruktur ermöglichen. Ein grundlegendes Kommunikationsmodell basierend auf der Unterscheidung zwischen deterministischen (garantierten) Übertragungen zur Sicherstellung der Stabilität und opportunistischen (unzuverlässigen) Übertragungen zur Optimierung der Regelgüte wurde in der ersten Förderperiode dieses Projekts entworfen. Ausgehend von diesem Modell werden in der zweiten Förderperiode die folgenden Ziele verfolgt: Zum einen soll die Komplexität der betrachteten Regelungssysteme erhöht und die Anwendbarkeit des Modells somit erweitert werden, beispielsweise durch die Betrachtung nichtlinearer Systeme oder Systeme bestehend aus Gruppen von Regelungsanwendungen, die sich die Ressourcen eines Kommunikationsnetzes teilen. Des Weiteren werden Methoden zur Replikation von Reglern betrachtet, um die Robustheit vernetzter Regelungssysteme zu steigern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Frank Dürr