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DFG-Schwerpunktprogramm 1305

"Regelungstheorie digital vernetzter dynamischer Systeme"


Die Verfügbarkeit moderner Kommunikationsmittel eröffnet die Möglichkeit, gänzlich neue Regelungsfunktionen in Form digital vernetzter dynamischer Systeme zu realisieren, bei denen unterschiedliche Komponenten wie Sensoren, Aktoren, zu regelnde Teilsysteme sowie Regler durch ein gemeinsames digitales Kommunikationsnetz verbunden sind.

Beispielsweise können durch die flächenhafte Einführung drahtloser Verbindungen neue Überwachungs- und Steuerungsfunktionen realisiert werden, die mit der drahtgebundenen Informationsübertragung nicht oder nur mit erheblich größerem technischem Aufwand möglich waren. Über hierarchisch strukturierte Bussysteme, offene Datennetze oder drahtlose Verbindungen wird weiterhin die Möglichkeit geschaffen, Mess- und Stellsignale von nahezu jedem Punkt einer technischen Anlage bzw. eines Gerätes zum Regler zu übertragen, dort zu verarbeiten und zum Stellglied zurück zu koppeln. Wichtige Gründe für die umfassende Verwendung moderner Kommunikationsmittel zur Informationsvermittlung in der regelungstechnischen Praxis ergeben sich weiterhin aus deren kostengünstigen Realisierung, der Flexibilität der Informationskopplung in Bezug auf neu hinzutretende oder nicht mehr verwendete Informationskanäle sowie aus der Tatsache, dass über funkgestützte Netze auch mobile Teilsysteme geregelt werden können.

Derartige Regelungen können mit herkömmlichen Methoden jedoch nicht beherrscht werden, weil digital vernetzte Systeme zwei grundlegende Annahmen der Regelungstheorie verletzen. Einerseits widerspricht ihre ereignisgesteuerte Arbeitsweise der Grundannahme, dass die Daten mit fester Abtastrate verarbeitet und übertragen werden. Andererseits verändert sich die Netzstruktur ständig, weil sich die Informationskopplungen dem Bedarf und den technischen Randbedingungen anpassen (sogenannte "Ad-hoc-Netze").

Ziel dieses interdisziplinären Schwerpunktprogramms ist es, ausgehend von den existierenden theoretischen Ansätzen der Regelungstechnik und der mathematischen Kontrolltheorie eine Regelungstheorie zu entwickeln, mit der zukünftige digital vernetzte dynamische Systeme modelliert, analysiert und systematisch entworfen werden können.


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