Vollautomatische und formal korrekte Lösung komplexer Regelungsprobleme

• Antragsteller: Professor Dr. Gunther Reißig
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 286055632

In einer Vielzahl von Anwendungsfeldern stellt die technische Entwicklung zunehmend Anforderungen an die Regelungstechnik, denen klassische Reglerentwurfsverfahren nicht in vollem Umfang gewachsen sind. Der abstraktionsbasierte Entwurf ist ein relativ junger Ansatz, der gegenüber klassischen Verfahren erhebliche Vorteile aufweist, so etwa die Fähigkeit zur vollautomatischen und formal korrekten Lösung von Regelungsproblemen für komplexe Regelungsziele und nichtlineare kontinuierliche Strecken unter Störungen. Aufgrund einer Reihe ungelöster Probleme hat der Ansatz aber bisher keine praktische Bedeutung erlangt. Der Antragsteller beabsichtigt, Theorie und Berechnungsverfahren des abstraktionsbasierten Reglerentwurfs weiterzuentwickeln, um dem Ziel seiner routinemäßigen praktischen Anwendbarkeit näher zu kommen. Insbesondere sollen Verfahren bereitgestellt werden, die erstens komplexere Regelungsprobleme lösen können als bisherige abstraktionsbasierte Verfahren, die zweitens stets einen Regler liefern, der die Regelungsziele erfüllt, wenn ein solcher Regler existiert, und die drittens die Einhaltung vorgegebener Spezifikationen beweisbar erzwingen. Um diese Ziele zu erreichen, sollen einerseits bekannte Techniken zur Effizienzsteigerung des abstraktionsbasierten Entwurfs, die derzeit nur auf sehr einfache Regelungsziele anwendbar sind, auf eine Klasse von Regelungszielen erweitert werden, die durch Formeln in Linearer Temporaler Logik gegeben sind. Zusätzlich sollen diese Techniken mit völlig neuen Verfahren kombiniert werden, um die Effizienz noch einmal drastisch zu steigern. Diese hier zu erforschenden Verfahren sollen geometrische Eigenschaften erreichbarer Mengen, die beim Entwurf ohnehin berechnet werden müssen, ausnutzen, zudem die Rechengenauigkeit auf allen algorithmischen Ebenen anpassen, und darüber hinaus sicherstellen, daß sich die Kosten validierter Numerik amortisieren. Der Erfolg des Projekts soll durch die Lösung zweier anspruchsvoller Regelungsprobleme, die sich einer Behandlung durch abstraktionsbasierte Verfahren bisher entziehen, demonstriert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen