Regelungstechnik

Dieses Lehrbuch führt in die Theorie der linearen dynamischen Mehrgrößensysteme ein. Das Verhalten dieser Systeme unter dem Einfluß von deterministischen und stochastischen Signalen wird im Zeit- und Frequenzbereich analysiert. Klas- sische und moderne Methoden des Reglerentwurfs, zeitkontinu- ierliche und digitale Regler, Beobachter und Kalman-Bucy-Filter sind Gegenstand des Buches. Aufgaben mit Lösungen ermöglichen die Einübung des Gelernten. Änderungen gegenüber der 4.Auflage: - Erweiterung der Be- handlung der Laplace- und Z-Transformation. - Diskussion des realen (bandbegrenzten) PD-bzw.PID-Reglers. - Analytische Lösung linearer Matrizen-Differentialgleichungen. - Erweite- rung der LQ-Regelung auf LQ-Folgeregelung,insbesondere auf model-predictive LQ-Folgeregelung. - Erweiterung der Aufga- bensammlung. - Erweiterung des Anhangs 3: Lineare Algebra. Fachgebiet: Elektrotechnik Level: Anwendung

Ein bewährtes Lehrbuch mit gehobenem Anspruch für technische Hochschule und Universität jetzt in Neuauflage!
Neben den praktischen Methoden liegt der Schwerpunkt auf den theoretischen Grundlagen. Aufgaben mit Lösungen zu den jeweiligen Kapiteln unterstützen Studenten und Autodidakten beim Einüben des Erlernten und bei der Selbstkontrolle. Der Autor ist Professor an der renommierten ETH Zürich, wo das Buch als Basis für die Grundlagenvorlesung eingesetzt wird.

Inhalt
Liste der verwendeten Symbole.- 1 Einleitung.- Literatur zu Kapitel 1.- Aufgaben zu Kapitel 1.- 2 Analyse linearer zeitinvarianter Systeme im Frequenzbereich.- 2.1 Die Bewegungsgleichungen.- 2.2 Die Laplace-Transformation.- 2.3 Lösung der Bewegungsgleichungen.- 2.4 Die Übertragungsfunktion.- 2.5 Stabilität.- 2.6 Der Frequenzgang.- 2.7 Literatur zu Kapitel 2.- 2.8 Aufgaben zu Kapitel 2.- 3 Behandlung einfacher regelungstechnischer Probleme im Frequenzbereich.- 3.1 Lineare Reglerbausteine.- 3.2 Klassische Folgeregelung.- 3.3 Das Nyquist-Kriterium.- 3.4 Regelung mit Vorsteuerung.- 3.5 Literatur zu Kapitel 3.- 3.6 Aufgaben zu Kapitel 3.- 4 Analyse linearer Systeme im Zeitbereich.- 4.1 Der Zustandsvektor und die Bewegungsgleichung.- 4.2 Übergang von einer Differentialgleichung höherer Ordnung auf eine Vektordifferentialgleichung erster Ordnung.- 4.3 Übergang von der Vektordifferentialgleichung 1. Ordnung auf die Übertragungsmatrix.- 4.4 Lösung der Bewegungsgleichung.- 4.5 Stabilität.- 4.6 Steuerbarkeit und Stabilisierbarkeit.- 4.7 Beobachtbarkeit und Detektierbarkeit.- 4.8 Lineare Matrizen-Differentialgleichungen.- 4.9 Literatur zu Kapitel 4.- 4.10 Aufgaben zu Kapitel 4.- 5 Entwurf von Reglern mit linearer Zustandsrückführung.- 5.1 Warum lineare Zustandsrückführung?.- 5.2 Das zeitvariable LQ-Regulator-Problem.- 5.3 Das zeitinvariante LQ-Regulator-Problem.- 5.4 LQ-Folgeregelungs-Probleme.- 5.5 Literatur zu Kapitel 5.- 5.6 Aufgaben zu Kapitel 5.- 6 Entwurf von Reglern mit linearer Ausgangsrückführung.- 6.1 Der Luenberger-Beobachter.- 6.2 Das Separations-Theorem.- 6.3 Mehrgrößen-Folgeregelung.- 6.4 Fallstudie: Ottomotor.- 6.5 Literatur zu Kapitel 6.- 6.6 Aufgaben zu Kapitel 6.- 7 Systembetrachtungen zum Messen und Stellen.- 7.1 Literatur zu Kapitel 7.- 7.2Aufgabe zu Kapitel 7.- 8 Beschreibung von Zufallsprozessen im Zeitbereich.- 8.1 Dynamische Messung.- 8.2 Zufallsprozesse und ihre Kennzeichnung im Zeitbereich.- 8.3 Weißes Rauschen.- 8.4 Literatur zu Kapitel 8.- 8.5 Aufgaben zu Kapitel 8.- 9 Analyse stochastischer linearer dynamischer Systeme im Zeitbereich.- 9.1 Farbiges Rauschen als Eingangsvektor.- 9.2 Weißes Rauschen als Eingangsvektor.- 9.3 Stationäres weißes Rauschen als Eingangsvektor.- 9.4 Beispiele.- 9.5 Das Kalman-Bucy Filter.- 9.6 Literatur zu Kapitel 9.- 9.7 Aufgaben zu Kapitel 9.- 10 Beschreibung stationärer Zufallsprozesse im Frequenzbereich.- 10.1 Spektrum oder spektrale Leistungsdichte eines stationären Zufallsprozesses.- 10.2 Interpretation des Spektrums.- 10.3 Beispiele.- 10.4 Behandlung des Erwartungswerts des Signals.- 10.5 Eigenschaften des Spektrums.- 10.6 Literatur zu Kapitel 10.- 10.7 Aufgaben zu Kapitel 10.- 11 Analyse stochastischer linearer zeitinvarianter dynamischer Systeme im Frequenzbereich.- 11.1 Problemstellung.- 11.2 Spektrum des Ausgangsvektors.- 11.3 Dezibel-Skala für Spektren.- 11.4 Beispiele.- 11.5 Literatur zu Kapitel 11.- 11.6 Aufgaben zu Kapitel 11.- 12 Digitale Regelung.- 12.1 Grundsätzliche Funktionsweise.- 12.2 Signalabtastung.- 12.3 Signalrekonstruktion.- 12.4 Analyse zeit diskret er linearer Systeme.- 12.5 Stochastik.- 12.6 Synthese zeitdiskreter Regler.- 12.7 Literatur zu Kapitel 12.- 12.8 Aufgaben zu Kapitel 12.- Lösungen zu den Aufgaben.- Anhang 1. Komplexe Zahlen.- Anhang 2. Bode-Diagramme.- Anhang 3. Lineare Algebra.- Anhang 4. Linearisierung eines nichtlinearen dynamischen Systems um eine Nominaltrajektorie herum.- Anhang 5. Wahrscheinlichkeitslehre.