Skip to content
Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter (O) January 30, 2021

COCO – Ein Versuchsaufbau zur Erprobung von Methoden der vernetzten Regelung

COCO – an experimental setup for testing networked control methods
  • Kai Schenk

    Kai Schenk ist wissenschaftlicher Mitarbeiter des Lehrstuhls für Automatisierungstechnik und Prozessinformatik der Ruhr-Universität Bochum. Er arbeitet auf dem Gebiet der vernetzten Regelungssysteme mit Schwerpunkt auf Methoden der fehlertoleranten Steuerung.

    EMAIL logo
    and Jan Lunze

    Jan Lunze ist Leiter des Lehrstuhls für Automatisierungstechnik und Prozessinformatik der Ruhr-Universität Bochum. Seine Arbeitsgebiete sind die vernetzten Regelungssysteme, die hybriden dynamischen Systeme, die fehlertolerante Steuerung sowie die ereignisdiskreten Systeme. Er ist Autor zahlreicher wissenschaftlicher Beiträge und hat mehrere Monografien sowie Lehrbücher geschrieben.

Zusammenfassung

Dieser Beitrag beschreibt einen neuen Versuchsstand zur experimentellen Erprobung von Steuerungsmethoden für vernetzte Systeme. Der Aufbau besteht aus fünfzig Linearantrieben, die unter einer Latexfolie montiert sind. Über das Ein- und Ausfahren des Zylinders kann der Folie eine beliebige Form aufgeprägt werden. Für die Ansteuerung der Antriebe werden synchronisierende Regler, kooperative Vorsteuerungen sowie PI-Regler verwendet. Es wird ein Experiment vorgestellt, bei dem die Oberfläche eine Wanderwelle ausbildet, die gewünschte Form also zeitveränderlich ist. Die gezeigten Versuche demonstrieren die Leistungsfähigkeit des neuen Laboraufbaus.

Abstract

This paper describes a new experimental setup for the purpose of testing control methods for networked systems. A flexible surface is formed by fifty linear actuators mounted under a latex foil. By retracting and extending the cylinders, different shapes can be imprinted on the latex foil. The control of the actuators consists of synchronizing controllers, cooperative feedforward controllers, and PI controllers. An experiment is presented in which the surface forms a travelling wave, which means that the desired shape is time-varying. The shown experiments demonstrate the capability of the new laboratory setup.

Award Identifier / Grant number: LU 462/43-1

Funding statement: Deutsche Forschungsgemeinschaft, Grant Number: LU 462/43-1.

Über die Autoren

M. Sc. Kai Schenk

Kai Schenk ist wissenschaftlicher Mitarbeiter des Lehrstuhls für Automatisierungstechnik und Prozessinformatik der Ruhr-Universität Bochum. Er arbeitet auf dem Gebiet der vernetzten Regelungssysteme mit Schwerpunkt auf Methoden der fehlertoleranten Steuerung.

Prof. Dr.-Ing. Jan Lunze

Jan Lunze ist Leiter des Lehrstuhls für Automatisierungstechnik und Prozessinformatik der Ruhr-Universität Bochum. Seine Arbeitsgebiete sind die vernetzten Regelungssysteme, die hybriden dynamischen Systeme, die fehlertolerante Steuerung sowie die ereignisdiskreten Systeme. Er ist Autor zahlreicher wissenschaftlicher Beiträge und hat mehrere Monografien sowie Lehrbücher geschrieben.

Danksagung

Die Autoren danken Tobias Hanskötter, der im Rahmen seiner Abschlussarbeit maßgeblich zum Aufbau dieses Versuchsstandes beigetragen hat.

Literatur

1. G. Antonelli. Interconnected dynamic systems: An overview on distributed control. IEEE Control Systems Magazin, 33(1):76–88, 2013.10.1109/MCS.2012.2225929Search in Google Scholar

2. M. S. Mahmoud, editor. Decentralized Control and Filtering in Interconnected Dynamical Systems. CRC Press, 2011.10.1201/b10349Search in Google Scholar

3. J. Mohammadpour and K. M. Grigoriadis, editors. Efficient Modeling and Control of Large-Scale Systems. Springer, 2010.10.1007/978-1-4419-5757-3Search in Google Scholar

4. A. Dorri, S. S. Kanhere and R. Jurdak. Multi-agent systems: A survey. IEEE Access, 6:28573–28593, 2018.10.1109/ACCESS.2018.2831228Search in Google Scholar

5. J. Lunze. Networked Control of Multi-Agent Systems. Edition MoRa, 2019.Search in Google Scholar

6. F. Boem, R. M. G. Ferrari, C. Keliris, T. Parisini and M. Polycarpou. A distributed networked approach for fault detection of large-scale systems. IEEE Trans on Automatic Control, 62(1):18–33, 2017.10.1109/TAC.2016.2539326Search in Google Scholar

7. K. Schenk and J. Lunze. Fault tolerance in networked control systems through flexible task assignment. In Proc. of 2019 4th Conf. on Control and Fault Tolerant Systems, pages 257–263, Casablanca, 2019.10.1109/SYSTOL.2019.8864764Search in Google Scholar

8. B. Hu, Z. Guan, F. Lewis and C. L. P. Chen. Adaptive tracking control of cooperative robot manipulators with markovian switched couplings. IEEE Transactions on Industrial Electronics, pages 1–, 2020.10.1109/TIE.2020.2972451Search in Google Scholar

9. S. Pu, W. Shi, J. Xu and A. Nedic. Push-pull gradient methods for distributed optimization in networks. IEEE Transactions on Automatic Control, 2020.10.1109/CDC.2018.8619047Search in Google Scholar

10. Y. Zou and Z. Meng. Coordinated trajectory tracking of multiple vertical take-off and landing UAVs. Automatica, 99:33–40, 2019.10.1016/j.automatica.2018.10.011Search in Google Scholar

11. H. Liang, Y. Zhang, T. Huang and H. Ma. Prescribed performance cooperative control for multiagent systems with input quantization. IEEE Transactions on cybernetics, 2019.10.1109/TCYB.2019.2893645Search in Google Scholar PubMed

12. B. Xu, W. Li, Y. Ni, H. Chi and W. Ouyang. Adaptive locomotion generation for a bionic hexapod robot. In Proc. of 45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, pages 5173–5178, Lisbon, 2019.10.1109/IECON.2019.8926833Search in Google Scholar

13. K. Schenk, B. Gülbitti and J. Lunze. Cooperative fault-tolerant control of networked control systems. In Proc. of 10th Symposium on Fault Detection, Supervision and Safety for Technical Processes, pages 570–577, Warsaw, 2018.10.1016/j.ifacol.2018.09.633Search in Google Scholar

14. K. Schenk and J. Lunze. Tracking control of networked and interconnected systems. In Proc. of 7th IFAC Workshop on Distributed Estimation and Control in Networked Systems, pages 40–45, Groningen, 2018.10.1016/j.ifacol.2018.12.008Search in Google Scholar

15. A. Schwab, K. Schenk and J. Lunze. Merging of networked vehicles by cooperative tracking control. In 8th IFAC Workshop on Distributed Estimation and Control in Networked Systems, pages 1–6, Chigago, 2019.Search in Google Scholar

16. Lennart Ljung. System Identification – Theory for the User. Prentice Hall PTR, 2nd edition, 1999.Search in Google Scholar

17. J. Lunze. Regelungstechnik 1: Systemtheoretische Grundlagen, Analyse und Entwurf einschleifiger Regelungen. Springer Berlin Heidelberg Springer Vieweg, 2020.10.1007/978-3-662-60746-6Search in Google Scholar

18. G. Kreisselmeier. Struktur mit zwei Freiheitsgraden. at – Automatisierungstechnik, 47(6):266–269, 1999.10.1524/auto.1999.47.6.266Search in Google Scholar

19. D. D. Šiljak. Large-Scale Dynamic Systems: Stability and Structure. Elsevier North-Holland, 1978.Search in Google Scholar

Erhalten: 2020-04-23
Angenommen: 2020-08-12
Online erschienen: 2021-01-30
Erschienen im Druck: 2021-02-23

© 2021 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston

Downloaded on 26.4.2024 from https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/auto-2020-0062/html
Scroll to top button