In dieser Arbeit wird das Stabilisierungsproblem unteraktuierter Systeme betrachtet, die sich durch Ein-/Ausgangslinearisierung in ein lineares Teilsystem und eine am Systemausgang nicht beobachtbare, interne Dynamik aufteilen. Die Besonderheit der Regelung dieser Systeme besteht darin, daß die Stabilität der internen Dynamik vom Einschwingverhalten der geregelten linearen Dynamik abhängt. Als Lösung wird das auf vollständiger Zustandsrückführung basierende Verfahren der Invarianzregelung vorgestellt, bei dem das lineare Teilsystem asymptotisch stabilisiert, und gleichzeitig ein gegebenes Zustandsraumgebiet invariant gehalten wird. Wählt man dabei ein beschränktes Gebiet im Gesamtzustandsraum, so erzielt man Gesamtsystemstabilität. Das vorgestellte Verfahren kann gegenüber Parameterschätzfehlern robustifiziert und zeitdiskret implementiert werden. Zunächst werden in einem allgemein gehaltenen, theoretischen Abschnitt notwendige und hinreichende Existenzbedingungen an Invarianzregler formuliert. Darauf aufbauend werden zwei Syntheseverfahren für Invarianzregler hergeleitet. Experimente eines unteraktuierten, zweiarmigen Roboters sowie eine Anti-Überschlagsregelung eines Kraftfahrzeugs in Simulation mit einem menschlichem Fahrer im geschlossenen Regelkreis demonstrieren die Wirksamkeit von Invarianzreglern.     «

In dieser Arbeit wird das Stabilisierungsproblem unteraktuierter Systeme betrachtet, die sich durch Ein-/Ausgangslinearisierung in ein lineares Teilsystem und eine am Systemausgang nicht beobachtbare, interne Dynamik aufteilen. Die Besonderheit der Regelung dieser Systeme besteht darin, daß die Stabilität der internen Dynamik vom Einschwingverhalten der geregelten linearen Dynamik abhängt. Als Lösung wird das auf vollständiger Zustandsrückführung basierende Verfahren der Invarianzregelung vorges...     »

This thesis considers the problem of stabilizing a class of underactuated systems using a full-state feedback linearizing control law which separates a controlled linear subsystem from internal dynamics. The attendant basic problem arises from the fact that stability of the internal dynamics strongly depends upon the transient behavior of the controlled linear dynamics. The approach to solve this problem presented in this work is a novel control method called Invariance Control, asymptotically stabilizing the linear subsystem to the origin while keeping the system state inside a prescribed bounded state space region. To this purpose, necessary and sufficient existence conditions for Invariance Control are established and a discussion of the easy to achieve robustness with respect to parameter perturbations as well as time discrete implementations is worked out. Based upon this general framework two realizations for Invariance Controllers are presented. An underactuated two-link robot experiment and simulations of a rollover avoidance controller for road vehicles with a real human driver in the loop validate the efficiency of Invariance Control.     «

This thesis considers the problem of stabilizing a class of underactuated systems using a full-state feedback linearizing control law which separates a controlled linear subsystem from internal dynamics. The attendant basic problem arises from the fact that stability of the internal dynamics strongly depends upon the transient behavior of the controlled linear dynamics. The approach to solve this problem presented in this work is a novel control method called Invariance Control, asymptotically s...     »