H∞ suboptimal tracking control for bilinear power converter systems with dynamic feedback : theory and experiment In der vorliegenden Dissertation werden bilineare Leistungskonvertersysteme untersucht wie sie für Modellgleichungen mit gemittelten Zuständen im kontinuierlichen Betrieb (engl. continuous conduction mode ) auftreten. Da eine große Zahl dieser Leistungskonverter nicht eingangs zustandslinearisierbar hinsichtlich des Regelausgangs und dann oft sogar nicht minimalphasig sind zählen sie zur Klasse der schwierig zu regelnden Systeme. Ein Regelungsziel für die betrachtete Systemklasse ist die Berücksichtigung von Referenztrajektorien für einen Wunschausgang des Systemmodells. Dazu wird ein sogenanntes Fehlersystem eingeführt das die Differenz zwischen tatsächlichen Größen und Referenzgrößen widerspiegelt. Aufgrund der Bilinearität der ursprünglichen Modellgleichung ist dieses Fehlersystem dann zeitvariant. Ein weiteres Ziel ist das Ausregeln von auftretenden Störungen Messrauschen Modellunsicherheiten usw. was üblicherweise anhand eines Integratoranteils (kurz: I Anteils) im Regelgesetz berücksichtigt wird. Ein I Anteil ist eine dynamische Erweiterung der Zustandsgleichungen und führt zu einem zusätzlichen Zustand. Damit die zusätzliche Differentialgleichung nicht entkoppelt vorliegt muss mit einer geeigneten Eingangstransformation dafür gesorgt werden dass der Integriererzustand im Regelgesetz vorkommt. Dadurch wird jedoch die ursprüngliche Bilinearität der Gleichungen zerstört so dass am Ende ein eingangsaffines System vorliegt das aber natürlich aufgrund der Bilinearität der ursprünglichen Systemgleichungen eine spezifische Struktur aufweist. Eine ähnliche Herangehensweise wie beim I Anteil ermöglicht die Schätzung und Rückführung der Störung womit dieselben Regelungsziele verfolgt werden wie bei der Variante mit dem I Anteil. Hier führt die dynamische Erweiterung mit dem Schätzer im Gegensatz zum I Anteil allerdings wieder auf eine bilineare Systemgleichung. Allerdings ist dieser Ansatz weniger allgemein und erfordert eine Neuplanung der Referenztrajektorien in Echtzeit birgt aber mehr Freiheiten in der Wahl der Reglerparameter für den geschlossenen Regelkreis. Als Rückführstrategie wird eine H8 Zustandsregelung gewählt um auftretenden Störungen mit möglichst minimalem Stellaufwand auszuregeln. Außerdem soll gleichzeitig der Fehler des Regelausgangs klein gehalten werden. Um schließlich die Stabilität des geschlossenen Regelkreises für nichtverschwindende Störungen untersuchen zu können wird die sogenannten integral Input to State Stability (iISS) verwendet. Als Ergebnis der Arbeit können Bedingungen formuliert werden wann eine suboptimale H8 Zustandsregelung gefunden werden kann. Unter Annahme dieser Bedingungen folgt dann sofort die iISS Eigenschaft des geschlossenen Regelkreises. Die Allgemeinheit des Verfahrens zeigt sich dadurch dass es sogar möglich ist den vorgestellten Ansatz auf allgemeine bilineare Systeme mit mehreren Eingängen zu erweitern. Das experimentelle Beispiel eines Hochsetzstellers in Kombination mit einem Gleichstrommotor wird dann zum Testen des Regelentwurfsverfahrens herangezogen. Dabei ist die Regelungsaufgabe die Winkelgeschwindigkeit der Motorwelle einer vorgegeben Referenztrajektorie nachfahren zu lassen und auftretende Laststörungenauszuregeln. Dazu wurde die Variante der dynamischen Erweiterung anhand der Rückführung der Störung mit Trajektorienneuplanung verwendet. Mit einer suboptimalen H8 Zustandsregelung wird der Regelkreis geschlossen so dass iISS gewährleistet werden kann. Für die Echtzeitgenerierung der durch ein Approximationsverfahren ermöglichten Trajektorienneuplanung wird außerdem Beschränktheit gezeigt. Eine Vielzahl von Experimenten dient der genaueren Untersuchung des Verfahrens.