Bücher von Jan Lunze

Many dynamical phenomena seem to be very complex, but have a relatively simple structural cause, which can be discovered by graph-theoretical methods. This textbook describes for numerous scenarios how to use the structural properties of a system to simplify modelling, analysis or design tasks. The readers learn to extract structure graphs from diverse information and to solve problems of systems and control theory in a graph-theoretical way.The book explains numerous graph-theoretical representations of dynamical systems: Block diagrams for the decomposition of systems; Signal-flow graphs for the analysis of interconnected linear systems; Bayesian networks for dealing with probabilistic information; Inference graphs for knowledge-based problem solving; Automaton graphs for discrete-event systems; Circuit graphs for modelling electrical networks; Structure graphs to represent generic properties of linear systems; Flow networks for the analysis of transportation systems; Communication graphs of networked control systems; Bipartite graphs for fault diagnosis; Random coupling graphs to use the small-world property.With 114 examples, 118 exercises and MATLAB scripts.

The original motivation to investigate interconnected systems and decentralized control resulted from the impossibility to connect geographically distributed systems by reliable communication networks three decades ago. Energy or water distribution networks have been studied to answer the important question: Which control tasks can be accomplished by local feedback controllers that have to satisfy strict structural constraints. The revival of interest in such systems in recent years came with the availability of modern digital communication networks. The question is now: Which information links are necessary to get a satisfactory performance of the overall system. The results on decentralized control can help to answer it by showing the capabilities and the limits of local feedback structures.This reprint of a monograph gives a survey of the analysis methods of large-scale systems and the design methods for decentralized controllers. Among others, it shows under which conditions control problems like the stabilization of composite systems can be solved by a set of isolated control stations.

Häufig haben kompliziert erscheinende systemdynamische Eigenschaften relativ einfache Ursachen, die man mit graphentheoretischen Methoden aufdecken kann. Das Buch zeigt an zahlreichen Szenarien, wie man Analyse- und Entwurfsaufgaben systematisch vereinfachen kann. Dabei lernen die Leser, wie man aus vielfältigen Informationen Strukturgraphen abstrahiert und wie man mit verfügbaren graphentheoretischen Algorithmen Analyse-, Regelungs- und Diagnoseaufgaben besser strukturiert und vereinfacht.Zielgruppe: * Studenten aller ingenieurwissenschaftlichen Richtungen mit systemtheoretischen Grundkenntnissen, * Fachexperten mit Hochschul- oder Universitätsabschluss, die ihr Fachwissen zur Lösung komplexer Regelungs- und Überwachungsaufgaben erweitert wollen, * Projektleiter, die Aufgaben inhaltlich strukturieren und bewerten müssen.Inhalt: Grundlagen der Graphentheorie - Matrixanalyse mit Strukturgraphen - Strukturelle Analyse gekoppelter Systeme - Strukturelle Steuerbarkeit und strukturelle Beobachtbarkeit - Wahrscheinlichkeitstheoretische Modelle - Bayesnetze - Bipartite Graphen - Strukturelle Diagnostizierbarkeit-- mit 74 Abbildungen, 24 Beispielen und 11 Aufgaben

Schwerpunkte des zweiten Bandes sind der Entwurf von Mehrgroenregelungen im Zeitbereich und im Frequenzbereich sowie digitale Regelungen. Neben Standardverfahren wie Polverschiebung und optimale Regelung werden mit der strukturellen Analyse von Regelungssystemen, der robusten und dezentralen Regelung sowie Einstellregeln fur Mehrgroenregler Themen aufgegriffen, die bisher in Lehrbuchern fehlten. Fur die wichtigsten Verfahren werden MATLAB-Programme (Release R2012a) angegeben, mit deren Hilfe diese Verfahren rechnergestutzt auf groere Beispiele und auf vorlesungsbegleitende Projektaufgaben angewendet werden konnen. Anwendungsnahe Beispiele und Ubungsaufgaben mit Losungen illustrieren die behandelten Methoden. Fur die siebente Auflage wurden einige Ubungsaufgaben uberarbeitet und die Beschreibung von MATLAB an die aktuelle Version angepasst. Ein praxisgerechtes Lehrbuch fur den bereits fortgeschrittenen Studenten mit Inhalten, die bislang oft nur in englischsprachigen Monografien zu finden waren."e; Prof. Dr.-Ing. Helmut Rock, Christian-Albrechts-Universitat Kiel Ein sehr gutes methodenorientiertes Lehrbuch der Regelungstechnik, das durch seine hohe sprachliche Qualitat besticht und durch die Verknupfung der theoretischen Inhalte mit Beispielen und selbst zu rechnenden Aufgaben zum Mitdenken und Mitarbeiten motiviert."e; Prof. Dr.-Ing. V. Krebs, Universitat Karlsruhe

Dieses Lehrbuch uberzeugt durch seine Didaktik und Stoffauswahl.Die Darstellung zielt auf ein tiefgrundiges Verstandnis dynamischer Systeme und Regelungsvorgange, wobei mit Zeitbereichsbetrachtungen im Zustandsraum begonnen und erst danach zur Frequenzbereichsdarstellung ubergegangen wird. Praktische Beispiele aus Elektrotechnik, Maschinenbau, Verfahrenstechnik und Verkehrstechnik illustrieren die Anwendung der behandelten Methoden und zeigen den fachubergreifenden Charakter der Regelungstechnik. Mit der Einfuhrung in MATLAB (Release R2014a) wird der Anschluss an die rechnergestutzte Arbeitsweise der Ingenieure hergestellt. Ubungsaufgaben mit ausfuhrlichen Losungen dienen der Vertiefung des Stoffes.Fur die 10. Auflage wurden zahlreiche Textstellen und Abbildungen verbessert und die Beschreibung von MATLAB der aktuellen Version angepasst. Die Darstellung der E/A-Normalform und die daran anknupfenden Erlauterungen der Phanomene der Nullstelle und des nichtminimalphasigen Verhaltens wurden uberarbeitet.

This book presents model-based analysis and design methods for fault diagnosis and fault-tolerant control. Architectural and structural models are used to analyse the propagation of the fault through the process, test fault detectability and reveal redundancies that can be used to ensure fault tolerance.