Ereignisgetriggerte verteilte prädiktive Regelung vernetzter dezentraler Systeme

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Verteilte technische Systeme, wie z.B. funkbasiert kommunizierende Verbünde von Fahrzeugen, Satelliten oder mobilen Robotern, sind dadurch charakterisiert, dass sich die Komponenten räumlich bewegen und über zeitlich variable Kommunikationsverbindungen vernetzen. Aus Gründen der Effizienz und Robustheit besitzen geeignete Regelungskonzepte für solche Systeme eine dezentrale Struktur mit lokalen Regelfunktionalitäten in den Komponenten neben wenigen koordinierenden Einheiten. Das vorliegende Projekt untersucht Regelungsmethoden die zu gesicherter Stabilität und Einhaltung von Performanzgrenzen für verteilte Systeme mit zeitlich variabler Struktur führen. Die verteile modellprädiktive Regelung ist hierzu ein besonders aussichtsreiches Konzept, da das kommunizierte, modelbasiert berechnete zukünftige Verhalten anderer Komponenten in lokale Optimierungsprobleme einbezogen werden kann, selbst wenn die Kommunikation verzögerungsbehaftet ist und temporäre Informationsausfälle aufweist. Die vorher bereits untersuchte verteilte prädiktive Regelung, in der alle Komponenten mit einem gemeinsamen Zeittakt kommunizieren und ihre Stellgrößen optimieren führt zu einem großen Datenaustausch und entspricht einer realisierbaren Implementierung nur bedingt. In diesem Projekt wird daher eine Methodik entwickelt, mit der Kommunikation ereignisgetriggert nur dann erfolgt, wenn eine definierte Abweichung zwischen dem prädizierten und tatsächlichen Verhalten eintritt, ein Wechsel der Systemstruktur zu berücksichtigen ist oder neue Randbedingungen für die Regelung vorliegen. Die Entwicklung schließt eine geeignete Modellierung des kommunizierenden Netzes über hybride Systeme, den Nachweis der geforderten Eigenschaften des geregelten Systems und die Validierung der Effizienz und Skalierbarkeit des Ansatzes für verschiedene Testsysteme ein.