INHALT LANG: Introduction: Introductory Survey; Vector Norm. Matrix Norm. Matrix Measure; Functional Analysis, Function Norms and Control Signals.- Differential Sensitivity. Small-Scale Perturbation: Kronecker Calculus in Control Theory; Analysis Using Matrices and Control Theory; Eigenvalue and Eigenvector Differential Sensitivity; Transition Matrix Differential Sensitivity; Characteristic Polynomial Differential Sensitivity; Optimal Control and Performance Sensitivity; Desensitizing Control.- Robustness in the Time Domain: General Stability Bounds in Perturbed Systems; Robust Dynamic Interval Systems; Lyapunov-Based Methods for Perturbed Continuous-Time Systems; Lyapunov-Based Methods for Perturbed Discrete-Time Systems; Robust Pole Assignment; Models for Optimal and Interconnected Systems; Robust State Feedback Using Ellipsoid Sets; Robustness of Observers and Kalman-Bucy Filters; Initial Condition Perturbation, Overshoot and Robustness; Lnp-Stability and Robust Nonlinear Control.- Robustness in the Frequency Domain: Uncertain Polynomials. Interval Polynomials; Eigenvalues and Singular Values of Complex Matrices; Resolvent Matrix and Stability Radius; Robustness Via Singular-Value Analysis; Generalized Nyquist Stability of Perturbed Systems; Block-Structured Uncertainty and Structured Singular Value; Performance Robustness; Robust Controllers Via Spectral Radius Technique.- Coprime Factorization and Minimax Frequency Optimization: Robustness Based on the Internal Model Principle; Parametrization and Factorization of Systems; Hardy Space Robust Design.- Robustness Via Approximative Models: Robust Hyperplane Design in Variable Structure Control; SIngular Perturbaitons. Unmodelled High-Frequendy Dynamics; Control Using Aggregation Models; Optimum Control of Approximate and Nonlinear Systems; System Analysis via Orthogonal Functions; System Analysis Via Pulse Functions and Piecewise Linear Functions; Orthogonal Decomposition Applications.

1 Grundlagen der Dynamik regelungstechnischer Systeme.- 1.1 Allgemeine Zielsetzung der Regelungstechnik.- 1.2 Regelkreis.- 1.3 Voraussetzungen fur Blockorientierung und Regelkreisbildung.- 1.4 Aufgaben der Regelungstechnik.- 1.5 UEbertragungsfunktion und Regelungssystemtheorie.- 1.6 Anfangsbedingungen und Nullstellen der UEbertragungsfunktion.- 1.7 Ausgangssignal Xa(s) bei x a(k)(0?)=0.- 1.8 Nichtverschwindende Vorgeschichte xa(k)(0?)?0.- 1.9 Analyse im Spektralbereich. Verknupfung mehrerer Elemente.- 1.10 Regelstrecke und Stoergroessen.- 1.11 Einschleifiger Standardregelkreis.- 1.12 Sensitivitat.- 1.13 Differentielle Sensitivitat fur den Standardregelkreis.- 1.14 Linearisierung.- 1.15 Regelkreis im Signalflussdiagramm.- 1.16 Spezielle Elemente regelungstechnischer Systeme.- 1.16.1 Rationale UEbertragungselemente.- 1.16.2 Totzeit-Elemente.- 1.16.3 Allpass-Elemente.- 1.16.4 Laufzeitelemente.- 2 Regelkreisanalyse im Zeitbereich.- 2.1 Regelkreis-Reaktion auf einfache Signale.- 2.2 Mehrfache Polstellen von Xa(s).- 2.3 Naherung fur kleine Zeitwerte.- 2.4 Naherung fur grosse Zeitwerte.- 2.5 Faltungsintegral und Naherung durch Faltungssumme.- 2.6 Regelungen mit Totzeitelementen.- 3 Formulierung kontinuierlicher Regelungssysteme im Zustandsraum.- 3.1 Grundlagen.- 3.2 Transitionsmatrix (Fundamentalmatrix).- 3.3 Potenzreihenentwicklung der Transitionsmatrix.- 3.4 Zustandsregler. Fuhrungs- und Stoerungsverhalten.- 3.5 Vorfilterbemessung.- 4 Analyseverfahren im Frequenzbereich.- 4.1 Frequenzgang.- 4.2 Ortskurven des Frequenzgangs.- 4.3 Ortskurven von typischen stabilen Regelkreis-Element en.- 4.4 Ortskurven instabiler Regelkreiselemente.- 4.5 Frequenzgangsortskurve des Regelkreises.- 4.6 Ermittlung von Zeitbereichssignalen aus dem Frequenzbereich.- 4.7 Ermittlung des Frequenzganges aus der gemessenen Systemantwort.- 4.8 Bode-Diagramm.- 4.9 Phasenminimum-Beziehungen.- 4.10 Knickstellen der Regelschleife und des Regelkreises.- 4.11 H?-Norm einer UEbertragungsfunktion.- 5 Regelstrecken im Regelkreis.- 5.1 Antriebe. Allgemeines.- 5.2 Stromrichtergespeiste Gleichstromantriebe.- 5.3 Stromleitverfahren.- 5.4 Begrenzungsregelung.- 5.5 Kupplungselastizitat.- 5.6 Umrichtergespeiste Asynchronmaschine.- 5.7 Thermische Regelstrecken.- 5.7.1 Durchlauferhitzer, Warmetauscher.- 5.7.2 Kessel und Turbine.- 5.8 Hydraulische Regelstrecken.- 5.9 Pneumatische Regelstrecke.- 5.10 Mechanische Positionsregelstrecken.- 5.10.1 Einfache Fahrzeuglenkung.- 5.10.2 Balancierung.- 5.10.3 Passagierflugzeug.- 5.10.4 Raketenantrieb.- 5.11 Verfahrenstechnische Regelstrecken.- 5.12 Elektronische und nachrichtentechnische Regelstrecken.- 5.12.1 Verstarkungsausgleich.- 5.12.2 Scharfabstimmung.- 5.12.3 Zeilensynchronisierung.- 5.12.4 Rauschunterdruckung.- 5.13 Phase-Locked Loops (PLL).- 5.13.1 Phase-Locked Loop in analoger Ersatzrechnung.- 5.13.2 Regelungen an einem CD-Player.- 5.14 Schaltzeichen (Sinnbilder) fur technische Regelstrecken.- 5.15 Volkswirtschaftliche Regelungen.- 5.16 Physiologische und psychische Regelkreise.- 5.17 Soziologische Regelungen.- 6 Stellglieder und Verstarker.- 6.1 Stromrichterstellglieder.- 6.2 Umrichter fur Drehfeldmaschinen.- 6.3 Stellmotoren fur mechanische Positionierung.- 6.4 Stellglieder fur Flussigkeits-, Gasstroeme u. koernige Stoffe.- 6.5 Schaltzeichen fur Stellglieder und Verstarker.- 7 Regelungstechnischer Einsatz von Sensoren und Messumformern.- 7.1 Anforderungen.- 7.2 Messrauschen.- 7.3 Leistung eines Rauschsignales.- 8 Identifikationsverfahren.- 8.1 Auswertung der Sprungantwort von PDT1-Elementen.- 8.2 Auswertung der Sprungantwort von PT2-Elementen.- 8.3 Wendetangentenmethode bei PT2-Elementen.- 8.4 Auswertung der Sprungantwort von IT1-Elementen.- 8.5 Momentenmethode an der Gewichtsfunktion.- 8.6 Identifikation mit Hilfsregler.- 8.7 Identifikation mit fiktivem Serienelement.- 8.8 Regressionsanalyse. Quadratische Ausgleichsrechnung.- 9 Regler. Ausfuhrung und Dimensionierung.- 9.1 Operationsverstarker.- 9.2 Elektr

1 Zustandsregelungen.- 2 Modale Regelungen konzentrierter Systeme.- 3 Regelungen mit Zustandsbeobachtern.- 4 Abtastregelungen.- 5 Mehrgroessenregelungen.- 6 Regelungen oertlich verteilter Systeme.- 7 Ordnungsreduzierung.- 8 Optimierung technischer Prozesse.- 9 Optimale Regler fester Struktur.- 10 Optimale Steuerungen und Regelungen bei freier Struktur.- 11 Regelungen unter stationar zufalligen Bewegungen.- 12 Regelungen mit stochastisch optimaler Vorhersage. Kaiman-Filter.- 13 Nichtlineare Regelungen allgemeiner Art. Fuzzy Regelung.- 14 Nichtlineare Regelungen in der Zustandsebene.- 15 Grenzzyklennaherung durch Beschreibungsfunktion.- 16 Frequenzkennlinien fur unstetige Regelungen.- 17 Stabilitat nichtlinearer Regelungen.- 18 Adaptive und neuronale Regelungen.- 19 Robuste Regelungen.- 20 Optimale Regelungen fur zeitvariante Prozesse.- 21 Dezentrale Regelungen.- A Verzeichnis haufig verwendeter Formelzeichen.- A.1 Allgemeine Hinweise.- A.2 Verknupfungssymbole.- A.3 Hochgestellte Symbole u. dgl.- A.4 Indizes.- A.5 Operationszeichen.- A.6 Symbole spezieller Art.- B Literaturverzeichnis.- C Sachverzeichnis.

INHALT LANG: Introduction: Introductory Survey; Vector Norm. Matrix Norm. Matrix Measure; Functional Analysis, Function Norms and Control Signals.- Differential Sensitivity. Small-Scale Perturbation: Kronecker Calculus in Control Theory; Analysis Using Matrices and Control Theory; Eigenvalue and Eigenvector Differential Sensitivity; Transition Matrix Differential Sensitivity; Characteristic Polynomial Differential Sensitivity; Optimal Control and Performance Sensitivity; Desensitizing Control.- Robustness in the Time Domain: General Stability Bounds in Perturbed Systems; Robust Dynamic Interval Systems; Lyapunov-Based Methods for Perturbed Continuous-Time Systems; Lyapunov-Based Methods for Perturbed Discrete-Time Systems; Robust Pole Assignment; Models for Optimal and Interconnected Systems; Robust State Feedback Using Ellipsoid Sets; Robustness of Observers and Kalman-Bucy Filters; Initial Condition Perturbation, Overshoot and Robustness; Lnp-Stability and Robust Nonlinear Control.- Robustness in the Frequency Domain: Uncertain Polynomials. Interval Polynomials; Eigenvalues and Singular Values of Complex Matrices; Resolvent Matrix and Stability Radius; Robustness Via Singular-Value Analysis; Generalized Nyquist Stability of Perturbed Systems; Block-Structured Uncertainty and Structured Singular Value; Performance Robustness; Robust Controllers Via Spectral Radius Technique.- Coprime Factorization and Minimax Frequency Optimization: Robustness Based on the Internal Model Principle; Parametrization and Factorization of Systems; Hardy Space Robust Design.- Robustness Via Approximative Models: Robust Hyperplane Design in Variable Structure Control; SIngular Perturbaitons. Unmodelled High-Frequendy Dynamics; Control Using Aggregation Models; Optimum Control of Approximate and Nonlinear Systems; System Analysis via Orthogonal Functions; System Analysis Via Pulse Functions and Piecewise Linear Functions; Orthogonal Decomposition Applications.

In Erganzung zu den Banden 1 und 2 dient dieser dritte Band zur Vertiefung des Verstandnisses und besseren Beherrschung des Stoffes und schliesst das Werk ab. An vielen konkreten industriellen Aufgabenstellungen werden jeweils mehrere regelungstechnische Methoden fachubergreifend angewandt und die rechnerische Loesung dargelegt. Dabei wurde auf hinreichende Komplexitat und Industrienahe geachtet, ohne die Nachvollziehbarkeit und UEberblickbarkeit zu beeintrachtigen und einen grossen Aufwand an Simulation oder Rechenhilfsmitteln noetig zu machen. Auf Fragen, die sich bei der industriellen Berechnung ergeben (z. B. Numerik, Programme, Simulation, Mikrorechnereinsatz, Wertung und Vergleich der angewandten Methoden), wird eingegangen. Im einzelnen sind Entwurfsfragen bei Ein-, Mehrgroessen- und verteilten Regelungen, Zustandsreglern mit Integratoren und Beobachtbarkeitsproblemen in kontinuierlicher wie diskreter Zeit behandelt, ebenso verschiedene umfangreiche Optimierungsprobleme unter technischen Auflagen. Der Identifikation, dem Entwurf auf stochastischer Grundlage einschliesslich Kalman-Filter wird in mehreren Verfahren Raum gewidmet. Nichtlineare, spezielle robuste und intensive Regelungen sowie die Ordnungsreduktion schliessen den Kreis der Anwendungsfalle.

Industrielle Aufgaben und Anwendungen der Regelungstechnik erfordern die Kenntnis zumeist vieler system theoretischer Grundlagen. Von der Projektierung und vom Entwurf bis zur Inbetriebnahme, Wartung und laufenden Prozessanpassung wird eine ganze Palette von Methoden benotigt: Abtastung, Zustandsraum, Optimierung, Stochastik, Nichtlinea ritaten, Stabilitat usw. samt vielen gegenseitigen Verflechtungen. Durch diesen Bedarf und durch die Haufigkeit der praktisch-industriellen Anwendung der regelungstechnischen Me thoden ist die Zielsetzung des Buches auch in der zweiten Auflage vorgegeben. In der Art der Prasentation wird wie bisher der physikalischen Einsicht und den technisch-innovativen Moglichkeiten der Vorrang gegenuber rein mathematischen Frage stellungen und blossen theoretischen Uberlegungen eingeraumt. Den Wunschen des industriell tatigen Regelungstechnikers nach anschaulichen, inge nieurmassig und praktisch handhab baren Ansatzen sowie nach anwendungsnahen Methoden wird unverandert nachgekommen. Zum eingeschlagenen didaktischen Weg: Fur prinzipielle Fragestellungen, grundlegende ingenieurmassige Probleme und Definitionen ist eine umfassende Darstellungsform gewahlt worden. Sobald Ansatze und Definitionen klar vorliegen, werden die Herleitungen eher konzentriert und von selbstverstandlichen Zwischenrechnungen entlastet angeboten. Ver einzelt werden Ergebnisse, wenn sie in der Spezialliteratur rasch aufzufinden sind, auch nur vorgestellt, dafur aber ihre Anwendung bevorzugt diskutiert. Je nach Eingangsvoraussetzung und Zielformulierung der Anwendungsfalle sind die Her leitungen auch haufig abzuwandeln oder zu erweitern. Auch fur den Lernenden wird ein optimales und nachhaltiges Lernergebnis nicht mit dem Lesen allein erreicht, sondern mo torisch mit eigenem Ableiten, Entwerfen und selbstandigem Variieren."

Im ersten Band werden regelungstechnische Methoden ausfuhrlich behandelt, die haufig zur industriellen Anwendung kommen. Auf die enge Verflechtung von theoretisch-analytischen Verfahren mit synthetischen Methoden und auf die Erfordernisse der technisch-praktischen Realisierung wird grosser Wert gelegt. Den Methoden des technischen Entwurfs (zur Erreichung einer bestimmten dynamischen Qualitat von Regelungen) wird breiter Raum gewidmet. Zur Regler- und Stellgliedbemessung werden die gangigen Verfahren herangezogen, solche mit schneller Elektronik, Digitaltechnik und Mikroprozessoren jedoch betont. Stets wird der anschauliche, technisch physikalische Hintergrund gewahrt. Fur lineare und linearisierte Systeme vermittelt das Buch alle regelungstechnischen Fundamentalmethoden."

In Erganzung zu den Banden 1 und 2 dient dieser dritte Band zur Vertiefung des Verstandnisses und besseren Beherrschung des Stoffes und schliesst das Werk ab. An vielen konkreten industriellen Aufgabenstellungen werden jeweils mehrere regelungstechnische Methoden fachubergreifend angewandt und die rechnerische Loesung dargelegt. Dabei wurde auf hinreichende Komplexitat und Industrienahe geachtet, ohne die Nachvollziehbarkeit und UEberblickbarkeit zu beeintrachtigen und einen grossen Aufwand an Simulation oder Rechenhilfsmitteln noetig zu machen. Auf Fragen, die sich bei der industriellen Berechnung ergeben (z. B. Numerik, Programme, Simulation, Mikrorechnereinsatz, Wertung und Vergleich der angewandten Methoden), wird eingegangen. Im einzelnen sind Entwurfsfragen bei Ein-, Mehrgroessen- und verteilten Regelungen, Zustandsreglern mit Integratoren und Beobachtbarkeitsproblemen in kontinuierlicher wie diskreter Zeit behandelt, ebenso verschiedene umfangreiche Optimierungsprobleme unter technischen Auflagen. Der Identifikation, dem Entwurf auf stochastischer Grundlage einschliesslich Kalman-Filter wird in mehreren Verfahren Raum gewidmet. Nichtlineare, spezielle robuste und intensive Regelungen sowie die Ordnungsreduktion schliessen den Kreis der Anwendungsfalle.

Aus den wichtigsten Gebieten der Regelungstechnik wurden 457 Aufgaben zusammengefasst (rund 50 mehr als in der ersten Auflage), wie sie bei Prufungen oder bei Rechenubungen gestellt werden konnen. An jede Angabe schliesst sich die genaue Durchrechnung analytisch, numerisch und computeralgebraisch in MATLAB und anderen Simulationssprachen, haufig mit Diskussion und Losungsgraphik an. Die Beispiele betreffen den Entwurf von Regelkreisen, Stabilitatsuntersuchungen, Zustandsraum, Abtastregelungen, Optimierung, Robustheit, stochastische und lineare Systeme; aber auch einzelne komplexere Gebiete werden angesprochen. Neu sind in der zweiten Auflage die Kapitel 15 und 16 die auf fachubergreifende und komplexere Aufgabenstellungen sowie numerische und symbolische Computerunterstutzung eingehen."

Computerunterstutzung zur Losung technischer Aufgabenstellungen ist in den letzten Jahrzehnten selbstverstandlich geworden, sowohl in numerischer als auch in symbolischer (algebraischer) Form. Die hochentwickelten Programmpakete bieten einen sehr hohen Arbeits- und Betriebskomfort bei der genauen Durchrechnung, Diskussion und Losung verschiedenster Angaben. Die computerunterstutzte Regelungstechnik bedeutet eine wesentliche Entlastung fur Ingenieure und Studenten, verlangt aber gleichzeitig ein entsprechendes Problembewusstsein und die Kenntnis mancher Tucken. Dieses kompakt konzipierte und pragnant formulierte Lehrbuch zeigt, wie mit entsprechenden Softwarepaketen - MATLAB, SIMULINK, MAPLE oder MATHEMATICA - einfache bis sehr komplexe regelungstechnische Aufgabenstellungen bewaltigt werden konnen."