Optimale lineare Regelung

Gegenstand des Buches ist die Bestimmung der bestmöglichen erreichbaren Regelgüte in linearen zeitinvarianten Regelkreisen. Hierbei werden keine Einschränkungen bezüglich der Struktur der Regelstrecke oder der Regler gemacht. Ausgangspunkt der Untersuchungen ist eine praxisnahe Spezifikation des gewünschten Regelkreisverhaltens, die Stabilität, gutes Folgeverhalten und Robustheit sicherstellt, in Form von Schranken für bestimmte Frequenzgänge des geschlossenen Regelkreises. Es wird dann schrittweise die mathematische Theorie entwickelt, mit der sich die Einhaltbarkeit solcher Spezifikationen für ein gegebenes Streckenmodell überprüfen und die optimale Regelgüte ermitteln läßt. Dies geschieht zunächst ausführlich für zeitkontinuierliche Eingrößenregelkreise. Mit Hilfe einer neu entwickelten Methode zur numerischen Auswertung der resultierenden Bedingungen wurden erstmals für die wichtigsten Streckentypen Diagramme berechnet, die exakt die notwendigen Kompromisse bei der Regelkreisspezifikation angeben. Unter Benutzung der w-Transformation werden die Ergebnisse auf zeitdiskrete Regelungen übertragen. Eine knappe Darstellung der Verallgemeinerung der Methodik auf Mehrgrößenregelungen bildet den Abschluß des Buches. Da die erforderliche Robustheit des Regelkreises Bestandteil der Spezifikation ist, liefert die dargestellte Theorie auch eine Aussage darüber, ob für ein konkretes Problem festeingestellte lineare Regler ausreichend sind, oder ob zu komplexeren Regelungen (nicht-linear, schaltend, adaptiv) übergegangen werden muß, um die geforderte Regelgüte zu erreichen.