Identifikation und Regelung einer nichtlinearen Regelstrecke mit Takagi-Sugeno-Fuzzy-Systemen

Inhalt:
Der vorliegende Beitrag beschreibt einen systematischen Reglerentwurf an einer nichtlinearen Regelstrecke. Die Regelstrecke ist durch eine vertikal bewegliche Platte in einer Röhre gegeben, deren Höhenlage durch einen Luftstrom geregelt wird. Zur Modellierung der Strecke wird aufgrund des nichtlinearen Systemverhaltens ein Takagi-Sugeno-(TS)-Fuzzy-System verwendet. Mehrere LQ-Zustandsregler werden entworfen und gemäß dem Parallel-Distributed-Compensation-(PDC)-Prinzip miteinander verkoppelt. Zur Sollwertfolge wird zudem ein adaptives Vorfilter implementiert. Weil dennoch stationäre Regelabweichungen bedingt durch Modellfehler erwartet werden, wird das nichtlineare Regelgesetz um zusätzliche Integralanteile erweitert. Die Ergebnisse des vorgestellten Ansatzes zeigen eine deutliche Verbesserung im Vergleich zum bisher verwendeten PID-Regler.