Autonomie und Kooperation in digital vernetzten Regelungssystemen

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Digitale funkbasierte Kommunikationsnetze bieten die Möglichkeit, Informationen zwischen sich bewegenden Objekten zu übertragen und die Informationsverbindung immer dann aufzubauen, wenn eine Annäherung der Objekte untereinander eine Koordination ihrer Regelungen erfordert. Die wichtigste Frage bei der Nutzung dieser Netze lautet: Welche Verbesserungen der Regelung kann durch diese Informationsverbindungen erreicht werden und wie zuverlässig muss die Kommunikation dafür sein? Diese Frage soll hier für vernetzte Systeme beantwortet werden, die aus Teilsystemen mit gleichartiger Dynamik bestehen und deren Regelung bei großer Teilsystementfernung eine hinreichende Autonomie der Teilsysteme und bei kleiner Entfernung ein kooperatives Verhalten der Teilsysteme im Sinne von Güteforderungen an das Gesamtsystem gewährleistet.In der ersten Förderperiode wurden Methoden für die Modellierung netzförmiger Systeme im autonomen und im kooperativen Modus der Regelung, für den Entwurf der Teilregler und für die Analyse des Gesamtsystems bei zeitweiser Informationskopplung zwischen den Teilreglern erarbeitet, wobei die Teilsysteme einseitig, zweiseitig oder symmetrisch verkoppelt sind. Dabei konnten insbesondere quantitative Schranken für das Störverhalten abgeleitet werden, die den Nutzen von Informationskopplungen zwischen den Reglern für die Verbesserung des Störverhaltens nachweisen.In der hier beantragten zweiten Förderperiode sollen diese Methoden so weiterentwickelt werden, dass sie unter praktisch wichtigen Randbedingungen anwendbar werden, insbesondere dann, wenn die Übertragung der Informationen über das Kommunikationsnetz mit Zeitverzögerungen verbunden ist oder ausfällt, wenn nicht mehr der vollständige Teilsystemzustand, sondern nur ausgewählte Ausgangsgrößen gemessen und übertragen werden können und wenn die Teilsysteme keine identischen, sondern nur noch ähnliche dynamische Eigenschaften besitzen. Die Methoden sollen wie bisher an ausgewählten numerischen Beispielen, die die wichtigsten Charakteristika der im Antrag beschriebenen Anwendungsgebiete wiedergeben, erprobt und bewertet werden.