LPVTools 2.0 präsentiert auf der Rocond'25 / LPVS'25

LPVTools 2.0

Auf dem diesjährigen gemeinsamen 11. IFAC Symposium on Robust Control Design (ROCOND’25) und dem 6. IFAC Workshop on Linear Parameter Varying Systems (LPVS’25) hatte der Lehrstuhl die Gelegenheit die MATLAB-Toolbox LPVTools 2.0 vorzustellen, welche hier als open source github repository verfügbar ist. Wenn Sie die Toolbox verwenden, zitieren Sie bitte die Publikation:

"Pfifer, H. and Burgin, E., LPVTools 2.0 and its Application to Spacecraft Attitude Control, 6th IFAC Workshop on Linear Parameter Varying Systems (LPVS'25)"

LPVTools ist eine MATLAB-Toolbox für linear parameterveränderliche (LPV) Systeme, die nun von Prof. Harald Pfifer und Emily Burgin vom Lehrstuhl für Flugmechanik und Flugregelung der Technischen Universität Dresden betreut wird. Die neue Version ist das erste große Update seit der ursprünglichen Veröffentlichung der Toolbox vor zehn Jahren.

Die neue Veröffentlichung beinhaltet nun auch Funktionalitäten für Systeme dargestellt als "Linear Fractional Representation" (LFR), was besonders nützlich ist, wenn Modelle auf bereits in diesem Format aufgestellt sind – zum Beispiel bei Raumfahrzeugen oder Industrierobotern. Außerdem wurde eine strukturierte Reglersynthese-Methode hinzugefügt, die sowohl für Gitter-basierte als auch LFR-Implementierungen verfügbar ist. Die Toolbox basiert auf objektorientierter Programmierung und ist dadurch besonders benutzerfreundlich. In der zugehörigen Veröffentlichung werden die neuen Funktionen anhand eines Beispiels zur Lageregelung eines Satelliten demonstriert und mit früheren Versionen verglichen.

Weitere Beiträge des Lehrstuhls

Emily Burgin präsentierte ihren Beitrag: "Robust Controller Synthesis Using Data-Driven Quadratic Constraints". In dieser Arbeit wird das Problem adressiert, dass Nichtlinearitäten in einem System oft schwer explizit zu modellieren sind und dadurch die Reglersynthese erschweren. Anstatt sich auf präzise Modelle zu verlassen, verwendet der vorgestellte Ansatz Messdaten, um die Auswirkungen dieser Nichtlinearitäten zu erfassen und anschließend einen LPV-Regler zu entwerfen. Demonstriert wurde die Methode anhand eines Raumflugmanövers mit Treibstoffschwappen. Durch den iterativen Synthesealgorithmus konnte die Robustheit im Vergleich zu einem nominalen Entwurf deutlich verbessert werden. In der Simulation wurden die durch das Schwappen verursachten Oszillationen nahezu vollständig unterdrückt.

In der Veröffentlichung "Finite-Horizon Robustness Analysis under Mixed Disturbances using Signal-IQCs" wurde ein  neues Analyseverfahren von Frederik Thiele vorgestellt. Es basiert auf "integral quadratic constraints" (IQCs) und ermöglicht eine realistischere Bewertung der Robustheit, wenn ein System von mehreren Störungen mit bekannten Charakteristiken beeinflusst wird – ein häufiges Szenario in der Technik, da Störungen in der Praxis oft gut bekannt sind. Herkömmliche Methoden können diese zusätzlichen Informationen nicht berücksichtigen. Das neue Verfahren wurde exemplarisch auf die Spurführung eines unbemannten Flugzeugs in einer städtischen Umgebung angewendet.