Entwurf synchronisierender Regelungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jan Lunze
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 220654439

• Erstellungsjahr: 2019

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Bei der Synchronisation von dynamischen Systemen hat die Regelung die Aufgabe, die Teilsysteme so zu beeinflussen, dass sich deren Ausgänge asymptotisch einer gemeinsamen Trajektorie annähern. Die umfangreiche Literatur hierzu ist im Wesentlichen auf die Untersuchung von Teilsystemen mit identischer Dynamik und auf die Betrachtung der Synchronität als asymptotische Eigenschaft ausgerichtet. In diesem Projekt wurde die Synchronisation als eine regelungstechnische Aufgabe betrachtet, bei der neben der Synchronisation als asymptotische Annäherung aller Teilsystemausgange auch Forderungen an das Übergangsverhalten und an das Störverhalten des Gesamtsystems gestellt wurden. Aus den Untersuchungen dieses Projekts sind verschiedene Entwurfsverfahren in diversen Publikationen hervorgegangen, die die genannten Aspekte berücksichtigen. Mögliche Anwendungsfelder lassen sich bei der Steuerung mobiler Systeme finden. Moderne Fahrzeuge verfügen über eine Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen wie zum Beispiel Abstandsregeltempomaten. Die Aufgabe eines solchen Systems ist es, dafür zu sorgen, dass ein vorbestimmter Mindestabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug nicht unterschritten wird. Fortschritte in der Entwicklung autonomer Fahrzeuge machen es darüber hinaus möglich, automatische Spurwechselmanöver durchzuführen. In diesem Projekt wurden verschiedene Fahrsituationen als Formationsprobleme formuliert, die wiederum als Synchronisationsprobleme aufgefasst und mit den hier entwickelten Methoden gelöst werden können. Dazu wurden im Verlauf dieses Projekts Fahrzeugkolonnen und Fahrbahnzusammenführungen als Anwendungen für synchronisierende Regelungen untersucht, wobei gezeigt wurde, welche weiteren Bedingungen an das Übergangsverhalten zu stellen sind, um die zusätzliche Forderung nach Kollisionsfreiheit sicherzustellen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Optimal synchronization of circulant networked multi-agent systems. European Control Conference, 2013, Zurich, Switzerland, pp. 3815-3820
  A. Mosebach, J. Lunze
  
• Synchronization of multi-agent systems with similar dynamics. IFAC Workshop on Distributed Estimation and Control in Networked Systems, 2013, Koblenz, Germany, pp. 102-109
  A. Mosebach, J. Lunze
  
• Synchronization of autonomous agents by an optimal networked controller. European Control Conference, 2014, Strasbourg, France, pp. 208-213
  A. Mosebach, J. Lunze
  
• A gossiping algorithm for the synchronization of multi-agent systems. IFAC Workshop on Distributed Estimation and Control in Networked Systems, 2015, Philadelphia, USA, pp. 1-7
  A. Mosebach, J. Lunze
  
• LQR design of synchronizing controllers for multi-agent systems. Automatisierungstechnik 63 (2015) No. 6, pp. 403-412
  A. Mosebach, J. Lunze
  
• Transient behavior of synchronized agents: A design method for dynamic networked controllers. European Control Conference, 2015, Linz, Austria, pp. 203-210
  A. Mosebach, J. Lunze, C. Kampmeyer
  
• Koordination vernetzter Fahrzeuge an einer Fahrbahnzusammenführung. Automatisierungstechnik, 64 (2016), pp. 51-60
  A. Mosebach, S. Röchner, J. Lunze
  
• Merging control of cooperative vehicles. IFAC Symposium on Advances in Automotive Control, 2016, Norrköping, Sweden, pp. 173-179
  A. Mosebach, S. Röchner, J. Lunze
  
• Ein neues Konzept zur kooperativen Regelung von Fahrzeugkolonnen. Automatisierungstechnik, 65 (2017), pp. 672-682
  J. Lunze
  
• Performance and Controller Design for the Synchronization of Multi-agent Systems. Logos Verlag Berlin, 2017
  A. Mosebach
  
• Adaptive cruise control with guaranteed collision avoidance. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2018
  J. Lunze:
  
• Networked Control of Multi-Agent Systems. Bookmundo Direct, 2019
  J. Lunze
  
• Vehicle platooning and cooperative merging. IFAC Symposium on Advances in Automotive Control, 2019, Orléans, France, IFAC-PapersOnLine, 52(5), 2019, 353-358
  A. Schwab, J. Lunze