Due to the use of advanced communication technology, closed-loop control systems become more flexible, robust and easier to maintain. In such networked control systems (NCSs), the conventional point-to-point connection between the controllers and the physical systems are replaced by a communication network. Typical examples can be found in process control, robotics, and automotive industry. However, the insertion of a communication network into a control loop gives rise new challenges; the use of a communication network comes at the price of non-ideal signal transmission. Random transmission delay and packet dropouts are known as a source of instability and deteriorate the control performance. One of the major challenges is to guarantee a desired control performance in the presence of communication uncertainties at efficient utilization of the limited communication resources. This dissertation provides a comprehensive development concept for NCSs, which brings different perspectives of stability, control performance, and network resources into one joint design process. In order to guarantee the desired control performance with efficient network resource utilization, the existing approaches for sampled-data systems and stochastic switched time-delay systems are extended. As a result, two novel control and communication system co-design approaches are proposed and systematically investigated. The proposed approaches are analytically verified and experimentally validated in a networked vision-based control system and three degree-of-freedom robotic manipulator control. Both analytical and experimental results demonstrate superior performance benefits compared to the conventional system design.      «

Due to the use of advanced communication technology, closed-loop control systems become more flexible, robust and easier to maintain. In such networked control systems (NCSs), the conventional point-to-point connection between the controllers and the physical systems are replaced by a communication network. Typical examples can be found in process control, robotics, and automotive industry. However, the insertion of a communication network into a control loop gives rise new challenges; the u...     »

Durch den Einsatz fortschrittlicher Kommunikationstechnologie können Regelungssysteme inzwischen flexibler, robuster und wartungsgünstiger gestaltet werden. Dies gelingt durch den Einsatz vernetzter Regelungssysteme (Engl. Networked Control Systems/NCSs), in denen die Signale zwischen Prozess und Regler über ein Kommunikationsnetz Übertragen werden. Wichtige Anwendungsgebiete finden sich unter anderem in der Prozessautomatisierung, der Robotik und der Fahrzeugtechnik. Die Einbindung eines Kommunikationsnetzwerks in einen Regelkreis ist jedoch mit neuen Herausforderungen verbunden. Zum einen beeinträchtigen die durch den Datenaustausch über das Kommunikationsnetz entstehenden Zeitverzögerungen und Paketverluste die Stabilität und Regelgüte, zum anderen stehen nur beschränkte Netzwerkressourcen zur Verfügung. Die Herausforderung besteht nun darin, eine gewünschte Regelgüte bei möglichst geringer Nutzung der Kommunkationsressourcen und angesichts der Kommunikationsunsicherheiten zu erreichen. In dieser Dissertation wird ein umfassendes Entwurfskonzept für vernetzte Regelungssysteme vorgeschlagen, welches die gemeinsame Berücksichtigung der verschiedenen Anforderungen an Stabilität, Regelgüte sowie Kommunikationsressourcen in einem Entwurfprozess ermöglicht. In diesem Sinne werden zwei neuartige Co-Design-Ansätze für Regelungssystem und Kommunikationsnetzwerk entwickelt und erforscht, welche die gewünschte Regelgüte bei kostengünstigstem Datenverkehr garantiert. Zur Analyse und Synthese derartiger Systeme werden existierende regelungstheoretische Methoden der Abtastsysteme und der stochastisch schaltenden Systeme mit Zeitverzögerung erweitert. Die Vorzüge der vorgeschlagenen Verfahren gegenüber einem konventionellen Systementwurf konnten nicht nur analytisch sondern auch in Experimenten mit einer bildbasierten vernetzten Regelung und einer Manipulatorregelung überzeugend nachgewiesen werden.     «

Durch den Einsatz fortschrittlicher Kommunikationstechnologie können Regelungssysteme inzwischen flexibler, robuster und wartungsgünstiger gestaltet werden. Dies gelingt durch den Einsatz vernetzter Regelungssysteme (Engl. Networked Control Systems/NCSs), in denen die Signale zwischen Prozess und Regler über ein Kommunikationsnetz Übertragen werden. Wichtige Anwendungsgebiete finden sich unter anderem in der Prozessautomatisierung, der Robotik und der Fahrzeugtechnik. Die Einbindung eines Kom...     »