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DE102024204002A1 - ROBUST ADAPTIVE CONTROL FOR INDEFINITE TIME-DELAYED CONTROL SYSTEMS - Google Patents

ROBUST ADAPTIVE CONTROL FOR INDEFINITE TIME-DELAYED CONTROL SYSTEMS

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Publication number
DE102024204002A1
DE102024204002A1 DE102024204002.9A DE102024204002A DE102024204002A1 DE 102024204002 A1 DE102024204002 A1 DE 102024204002A1 DE 102024204002 A DE102024204002 A DE 102024204002A DE 102024204002 A1 DE102024204002 A1 DE 102024204002A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
time
indefinitely
observer
determined
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024204002.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Kevin Schmidt
Christoph Mark
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102024204002.9A priority Critical patent/DE102024204002A1/en
Priority to JP2025073149A priority patent/JP2025181677A/en
Publication of DE102024204002A1 publication Critical patent/DE102024204002A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • GPHYSICS
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Abstract

Offenbart wird ein computer-implementiertes Verfahren für eine robuste adaptive Regelung und/oder einen robusten adaptiven Beobachter eines unbestimmt zeitverzögerten Systems, insbesondere wobei das unbestimmt zeitverzögerte System einen Regler, optional einen Beobachter, und ein zu regelndes technische System umfasst, wobei der Regler und/oder der Beobachter zumindest teilweise über ein Kommunikationsnetzwerk mit dem zu regelnden technischen System kommunizieren, das Verfahren umfassend: Empfangen einer für einen ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System ermittelten Zeitverzögerung und einer für einen zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System ermittelten Zeitverzögerung, wobei der zweite Zeitpunkt später als der erste Zeitpunkt ist; Bestimmen von einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten für Übergänge von Zeitverzögerungen zum ersten Zeitpunkt zu Zeitverzögerungen zum zweiten Zeitpunkt basierend auf der für den ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System ermittelten Zeitverzögerung und der für den zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System ermittelten Zeitverzögerung; und Bestimmen einer oder mehrerer Ambiguitätsmengen um die einen oder mehreren bestimmten Übergangswahrscheinlichkeiten. A computer-implemented method for robust adaptive control and/or a robust adaptive observer of an indefinitely time-delayed system is disclosed, in particular wherein the indefinitely time-delayed system comprises a controller, optionally an observer, and a controlled technical system, wherein the controller and/or the observer communicate at least partially with the controlled technical system via a communication network, the method comprising: receiving a time delay determined for a first time point for the indefinitely time-delayed system and a time delay determined for a second time point for the indefinitely time-delayed system, wherein the second time point is later than the first time point; determining one or more transition probabilities for transitions from time delays at the first time point to time delays at the second time point based on the time delay determined for the first time point for the indefinitely time-delayed system and the time delay determined for the second time point for the indefinitely time-delayed system; and determining one or more ambiguity sets around the one or more determined transition probabilities.

Description

Stand der TechnikState of the art

In den letzten Jahrzehnten hat die rasante Entwicklung der Rechnerkapazität und der Kommunikationstechnologie die heutige Infrastruktur von Regelsystemen stark beeinflusst. Während herkömmliche Regelsysteme aus Sensoren, Reglern und Aktoren bestehen, die über Drähte miteinander verbunden sind, ersetzt ein vernetztes Regelungssystem (im Englischen: networked control system, NCS) zumindest einen Teil oder alle dieser Ende-zu-Ende-Verbindungen durch ein Kommunikationsnetzwerk. NCS können, müssen aber nicht auf drahtlosen Verbindungen basieren. Weiterhin werden auch zum Beispiel zentralisierte und/oder zonen basierte E/E-Architekturen von NCS erfasst.In recent decades, the rapid development of computing power and communication technology has significantly influenced the infrastructure of today's control systems. While conventional control systems consist of sensors, controllers, and actuators connected by wires, a networked control system (NCS) replaces at least some or all of these end-to-end connections with a communication network. NCS can be based on wireless connections, but this is not mandatory. Furthermore, centralized and/or zone-based E/E architectures, for example, are also encompassed by NCS.

Die Vorteile eines NCS sind vielfältig, z.B. wird der Verkabelungs- und/oder Wartungsaufwand reduziert, während die Kommunikationstopologie mehr Flexibilität im Hinblick auf verteilte Systeme ermöglicht. Allerdings können bei der Verwendung eines Kommunikationsnetzwerks zum Beispiel die folgenden netzwerkbedingten Probleme auftreten:

  • - Zufällige Übertragungsverzögerung in den Kanälen Sensor-zu-Steuerung (S2C) und Steuerung-zu-Aktor (C2A), z. B. aufgrund großer Entfernungen zwischen zwei Knoten und/oder zeitlich variierendem Verkehr im Netz.
  • - Zufällige Paketverluste, z. B. aufgrund von Netzüberlastungen.
The advantages of an NCS are numerous; for example, it reduces cabling and/or maintenance costs, while the communication topology allows for greater flexibility with regard to distributed systems. However, the use of a communication network can also lead to network-related problems such as:
  • - Random transmission delay in the sensor-to-controller (S2C) and controller-to-actuator (C2A) channels, e.g. due to large distances between two nodes and/or time-varying traffic in the network.
  • - Random packet loss, e.g. due to network congestion.

Ein solches Regelsystem kann als unbestimmt zeitverzögertes Regelsystem bezeichnet werden.Such a control system can be described as an indefinitely time-delayed control system.

Beide Probleme können, wenn sie nicht aktiv behandelt werden, die Leistung des Regelsystems verschlechtern und sogar zu einer Instabilität des Regelkreises führen. Ebenso kann es in diesem Fall dazu kommen, dass ein Beobachter (im Englischen: observer) im Regelsystem nicht mehr richtig funktioniert.Both problems, if left unaddressed, can degrade the performance of the control system and even lead to instability of the control loop. Similarly, in this case, an observer within the control system may malfunction.

In der Vergangenheit wurden verschiedene Regelungsansätze entwickelt, um mit zufälligen Zeitverzögerungen und/oder Paketausfällen umgehen zu können, die von deterministischen bis zu stochastischen Ansätzen reichen. Während sich deterministische (robuste) Ansätze auf die Beschreibung der Ungewissheit im schlimmsten Fall stützen, verwenden stochastische Ansätze zusätzliche Informationen in Form von Statistiken und/oder Wahrscheinlichkeitsverteilungen, um eine weniger konservative Regelung zu erhalten. Allerdings setzt der stochastische Ansatz in der Regel vollständige Informationen über die Statistiken und/oder Wahrscheinlichkeitsverteilung der Zeitverzögerung in einem bestimmten Regelsystem voraus, was ihn in der Praxis leider kaum anwendbar macht. Verwendet man hingegen empirische Schätzungen der Statistiken und/oder der Wahrscheinlichkeitsverteilung, können keine Garantien für das Regelsystem gegeben werden. Solche Garantien sind aber gerade für die Freigabe des Regelsystems erforderlich.In the past, various control approaches have been developed to deal with random time delays and/or packet loss, ranging from deterministic to stochastic approaches. While deterministic (robust) approaches rely on describing the worst-case uncertainty, stochastic approaches use additional information in the form of statistics and/or probability distributions to achieve less conservative control. However, the stochastic approach typically requires complete information about the statistics and/or probability distribution of the time delay in a given control system, which unfortunately makes it rarely applicable in practice. Conversely, if empirical estimates of the statistics and/or probability distribution are used, no guarantees can be given for the control system. Such guarantees, however, are precisely what is needed to release the control system.

Daher kann ein zu lösendes Problem, das der Offenbarung zugrunde liegt, zum Beispiel darin gesehen werden, ein Verfahren bereitzustellen, das - z.B. trotz initialer Unkenntnis der Statistiken und/oder Wahrscheinlichkeitsverteilung von Zeitverzögerungen im Regelsystem - eine nicht zu konservative, aber dennoch robuste Regelung für ein unbestimmt zeitverzögertes Regelsystem ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich kann ein zu lösendes Problem auch darin gesehen werden, ein Verfahren bereitzustellen, das - z.B. trotz initialer Unkenntnis der Statistiken und/oder Wahrscheinlichkeitsverteilung von Zeitverzögerungen im Regelsystem - eine nicht zu konservative, aber dennoch robuste Auslegung eines Beobachters in einem unbestimmt zeitverzögerten Regelsystem ermöglicht. Ein zu lösendes Problem kann auch darin gesehen werden, eine Regelung und einen Beobachter eines unbestimmt zeitverzögerten Systems bereitzustellen, die insgesamt nicht zu konservativ aber dennoch robust sind.Therefore, a problem to be solved underlying the disclosure can be seen, for example, as providing a method that—despite initial lack of knowledge of the statistics and/or probability distribution of time delays in the control system—enables a not overly conservative, yet robust, control system for an indefinitely time-delayed control system. Alternatively or additionally, a problem to be solved can also be seen as providing a method that—despite initial lack of knowledge of the statistics and/or probability distribution of time delays in the control system—enables a not overly conservative, yet robust, design of an observer in an indefinitely time-delayed control system. A problem to be solved can also be seen as providing a control system and an observer for an indefinitely time-delayed system that are, overall, not overly conservative, yet robust.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ein erster allgemeiner Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein computer-implementiertes Verfahren für eine robuste adaptive Regelung und/oder einen robusten adaptiven Beobachter eines unbestimmt zeitverzögerten Systems. Das unbestimmt zeitverzögerte System kann einen Regler und optional einen Beobachter sowie ein zu regelndes technische System umfassen, wobei der Regler und/oder der Beobachter zumindest teilweise über ein Kommunikationsnetzwerk mit dem zu regelnden technischen System kommunizieren. Das Verfahren umfasst Empfangen, insbesondere über eine erste Kommunikationsschnittstelle, einer für einen ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System ermittelten, insbesondere gemessenen, Zeitverzögerung und einer für einen zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System ermittelten, insbesondere gemessenen, Zeitverzögerung, wobei der zweite Zeitpunkt später als der erste Zeitpunkt ist. Die für den ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System ermittelte Zeitverzögerung und die für den zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System ermittelte Zeitverzögerung können diskret sein. Das Verfahren umfasst weiterhin Bestimmen von einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten für Übergänge von Zeitverzögerungen zum ersten Zeitpunkt zu Zeitverzögerungen zum zweiten Zeitpunkt basierend auf der für den ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System ermittelten Zeitverzögerung und der für den zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System ermittelten Zeitverzögerung. Zusätzlich kann das Bestimmen der einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten auf einer oder mehreren zu früheren als den ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System ermittelten Zeitverzögerungen basieren. Das Verfahren umfasst weiterhin Bestimmen einer oder mehrerer Ambiguitätsmengen um die einen oder mehreren bestimmten Übergangswahrscheinlichkeiten.A first general aspect of the present disclosure relates to a computer-implemented method for robust adaptive control and/or a robust adaptive observer of an indefinitely time-delayed system. The indefinitely time-delayed system can comprise a controller and optionally an observer, as well as a technical system to be controlled, wherein the controller and/or the observer communicate with the technical system to be controlled, at least partially, via a communication network. The method includes receiving, in particular via a first communication interface, a time delay determined, in particular measured, for a first time point for the indefinitely time-delayed system, and a time delay determined, in particular measured, for a second time point for the indefinitely time-delayed system, wherein the second time point is later than the first time point. The time delay determined for the first time point for the indefinitely time-delayed system and the time delay determined for the second time point for the indefinitely time-delayed system can be discrete. The procedure further includes determining one or more transition probabilities for transitions from time delays at the first time to time delays at the second time based on The procedure involves determining the time delay for the first time point for the indefinitely time-delayed system and the time delay for the second time point for the indefinitely time-delayed system. Additionally, determining one or more transition probabilities can be based on one or more time delays determined for earlier times than the first time point for the indefinitely time-delayed system. The procedure further includes determining one or more ambiguity sets around the one or more determined transition probabilities.

Ein zweiter allgemeiner Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft einen Regler und/oder Beobachter, die dafür konfiguriert sind, ein technisches System zu regeln, wobei der Regler und/oder der Beobachter zumindest teilweise über ein Kommunikationsnetzwerk mit dem zu regelnden technischen System kommunizieren. Der Regler und/oder der Beobachter umfassen eine zweite Kommunikationsschnittstelle, um Information an eine Recheneinheit, insbesondere an eine Recheneinheit außerhalb eines unbestimmt zeitverzögerten Systems umfassend den Regler und/oder den Beobachter, zu senden, aus der eine Zeitverzögerung für einen ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System und eine Zeitverzögerung für einen zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System ermittelt werden können, wobei der zweite Zeitpunkt später als der erste Zeitpunkt ist. Die zweite Kommunikationsschnittstelle kann weiterhin dafür ausgelegt sein, ein Update von der Recheneinheit zu erhalten, wobei das Update einen angepassten Regler und/oder einen angepassten Beobachter umfasst. Der Regler und/oder der Beobachter können dafür ausgelegt sein, das Update zu implementieren.A second general aspect of the present disclosure relates to a controller and/or observer configured to control a technical system, wherein the controller and/or observer communicate with the technical system to be controlled, at least partially, via a communication network. The controller and/or observer comprise a second communication interface for sending information to a computing unit, in particular a computing unit outside an indefinitely time-delayed system comprising the controller and/or observer, from which a time delay for a first time point for the indefinitely time-delayed system and a time delay for a second time point for the indefinitely time-delayed system can be determined, the second time point being later than the first time point. The second communication interface can further be configured to receive an update from the computing unit, wherein the update comprises a modified controller and/or an modified observer. The controller and/or observer can be configured to implement the update.

Ein dritter allgemeiner Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Recheneinheit (mithin ein Computer-System), die dafür ausgelegt ist, das computer-implementierte Verfahren für eine robuste adaptive Regelung und/oder einen robusten adaptiven Beobachter eines unbestimmt zeitverzögerten Systems nach dem ersten allgemeinen Aspekt (oder einer Ausführungsform davon) auszuführen. Die Recheneinheit umfasst eine erste Kommunikationsschnittstelle. Ein vierter allgemeiner Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Computer-Programm, das dafür ausgelegt ist, das computer-implementierte Verfahren für eine robuste adaptive Regelung und/oder einen robusten adaptiven Beobachter eines unbestimmt zeitverzögerten Systems nach dem ersten allgemeinen Aspekt (oder einer Ausführungsform davon) auszuführen.A third general aspect of the present disclosure relates to a computing unit (i.e., a computer system) designed to execute the computer-implemented method for robust adaptive control and/or a robust adaptive observer of an indefinitely time-delayed system according to the first general aspect (or an embodiment thereof). The computing unit includes a first communication interface. A fourth general aspect of the present disclosure relates to a computer program designed to execute the computer-implemented method for robust adaptive control and/or a robust adaptive observer of an indefinitely time-delayed system according to the first general aspect (or an embodiment thereof).

Ein fünfter allgemeiner Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein computer-lesbares Medium oder Signal, das das Computer-Programm nach dem vierten allgemeinen Aspekt (oder einer Ausführungsform davon) speichert und/oder enthält.A fifth general aspect of the present disclosure relates to a computer-readable medium or signal that stores and/or contains the computer program according to the fourth general aspect (or an embodiment thereof).

Durch das hier vorgeschlagene Verfahren nach dem ersten allgemeinen Aspekt (oder einer Ausführungsform davon) können eine robuste adaptive Regelung und/oder ein robuster adaptiver Beobachter eines unbestimmt zeitverzögerten Systems sukzessive angepasst und schlussendlich definiert werden, wobei unbestimmte Zeitverzögerungen durch das Kommunikationsnetzwerk zwischen Regler/Beobachter (nachfolgend auch als stochastische Regler bezeichnet) und dem zu regelnden technischen System entstehen können. Der definierte Regler ist robust, weil er mit einer Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsverteilungen der Zeitverzögerungen umgehen kann. Zugleich sind sie nicht zu konservativ, da sie nicht auf alle theoretisch möglichen Zeitverzögerungen (und deren Abfolgen) gleichermaßen ausgelegt sind, sondern auf die im Anwendungsfall statistisch relevanten. Der definierte Regler und/oder der definierte Beobachter können dann bereits als freigeben betrachtet werden oder in einem Freigabeprozess weiter untersucht werden und daraufhin gegebenenfalls freigegeben werden. Die Freigabe des Reglers und/oder des Beobachters kann ein notwendiger Teil für die Freigabe des zu regelnden technischen Systems sein.The method proposed here, according to the first general aspect (or an embodiment thereof), allows for the successive adaptation and eventual definition of a robust adaptive controller and/or a robust adaptive observer of an indeterminate time-delayed system. Indeterminate time delays can arise from the communication network between the controller/observer (hereinafter also referred to as stochastic controllers) and the controlled technical system. The defined controller is robust because it can handle a multitude of probability distributions of the time delays. At the same time, it is not overly conservative, as it is not designed to accommodate all theoretically possible time delays (and their sequences) equally, but rather those that are statistically relevant in the application. The defined controller and/or the defined observer can then be considered enabled or further investigated in an enablement process and subsequently enabled, if necessary. Enabling the controller and/or the observer can be a necessary step for enabling the controlled technical system.

Das Hauptproblem beim Entwurf von stochastischen Reglern in der Praxis ist die Notwendigkeit, die wahre Statistik(en) und/oder Wahrscheinlichkeitsverteilung(en) von Zeitverzögerungen bereits zum Zeitpunkt der Auslegung der Regelung zu kennen. Diese sind jedoch in der Realität fast nie gegeben und erfordern Näherungen, z.B. in Form der empirischen Verteilung, die aber leider stichprobeninduzierten Fehlern unterliegt, die sich aus der Stichprobenmittelwertnäherung ergeben. Um trotz dieser stichprobenbedingten Fehler garantierte stabilisierende Regler synthetisieren zu können, wird erfindungsgemäß ein verteilungsrobuster Ansatz verfolgt. Dabei wird insbesondere zu jeweils einem Zeitpunkt eine Ambiguitätsmenge (im Englischen: ambiguity set) konstruiert, d.h. eine Unsicherheitsmenge im Raum der Wahrscheinlichkeitsverteilungen, um eine empirische Schätzung herum, die die wahre Wahrscheinlichkeitsverteilung mit einer hohen Konfidenz enthält. Dadurch wird erreicht, dass der resultierende Regler und/oder Beobachter - mithin das unbestimmt zeitverzögerte Regelsystem - zu jedem Zeitpunkt robust gegenüber einer ganzen Familie von Wahrscheinlichkeitsverteilungen sind. Im geschlossenen Regelkreis werden kontinuierlich Daten (insbesondere tatsächlich auftretende Zeitverzögerungen, d.h. Zeitverzögerungsdaten) vom Regelsystem gesammelt. Daraufhin werden die empirische Verteilung und die Ambiguitätsmenge aus den Daten kontinuierlich adaptiert, wodurch schrittweise verbesserte Regler und/oder Beobachter synthetisiert werden können. Dieser Lernalgorithmus garantiert, dass die Ambiguitätsmenge zu einem Punkt (auch als Singleton bezeichnet) schrumpft, der nur die wahre Verteilung enthält, wenn der Stichprobenumfang gegen unendlich geht. In der Praxis genügt es hier, wenn hinreichend viele Stichproben genommen worden sind.The main problem in designing stochastic controllers in practice is the need to know the true statistics and/or probability distributions of time delays at the time of the control system design. However, these are almost never available in reality and require approximations, e.g., in the form of an empirical distribution, which unfortunately is subject to sampling-induced errors resulting from the sample mean approximation. To synthesize guaranteed stabilizing controllers despite these sampling errors, the invention employs a distributionally robust approach. Specifically, an ambiguity set—that is, a set of uncertainty in the space of probability distributions—is constructed at each point in time around an empirical estimate that contains the true probability distribution with high confidence. This ensures that the resulting controller and/or observer—that is, the indeterminate time-delayed control system—is robust against an entire family of probability distributions at any given time. In a closed-loop control system, data (especially actual time delays, i.e., time delay data) are continuously collected by the control system. The empirical distribution and the ambiguity set are then continuously adapted from this data, resulting in progressively improved controllers and/or observations. These can be synthesized. This learning algorithm guarantees that the ambiguity set shrinks to a point (also called a singleton) containing only the true distribution as the sample size approaches infinity. In practice, it suffices to have taken a sufficiently large number of samples.

Die im Verfahren nach dem ersten allgemeinen Aspekt (oder einer Ausführungsform davon) vorgeschlagene Regelungsstrategie nutzt einen allgemeinen Modellierungsrahmen für NCS - als Markov Jump Linear System (MJLS) bezeichnet - und kombiniert sie mit einem lernbasierten, verteilungsrobusten Regler- und/oder Beobachterentwurf. Im Vergleich zu konventionellen Verfahren können Zeitverzögerungsdaten, d.h. in Form von Messungen, dazu verwendet werden, um je diskreten Zeitschritt eine Markov-Übergangsmatrix sowie eine Ambiguitätsmenge zu konstruieren, die die wahre Wahrscheinlichkeitsverteilung mit einem benutzerdefinierten Konfidenzlevel enthält. Durch kontinuierliches Sammeln weiterer Zeitverzögerungsdaten können die Markov-Übergangsmatrix rekursiv aktualisiert und die Ambiguitätsmenge reduziert werden, während das gleiche benutzerdefinierte Konfidenzlevel beibehalten wird. Diese Adaption der Markov-Übergangsmatrix und der Ambiguitätsmenge stellt einen lernbasierten Regler- und/oder Beobachterentwurf dar. Dadurch wird erreicht, dass eine zu konservative Auslegung der Regelung durch sukzessive Verkleinerung der Ambiguitätsmenge reduziert wird und dennoch die probabilistischen Stabilitätsgarantien (aufgrund des Konfidenzlevels) aufrechterhalten werden.The control strategy proposed in the procedure according to the first general aspect (or an embodiment thereof) utilizes a general modeling framework for NCS—referred to as the Markov Jump Linear System (MJLS)—and combines it with a learning-based, distributionally robust controller and/or observer design. In contrast to conventional methods, time-delay data, i.e., in the form of measurements, can be used to construct, for each discrete time step, a Markov transition matrix and an ambiguity set containing the true probability distribution with a user-defined confidence level. By continuously collecting further time-delay data, the Markov transition matrix can be recursively updated and the ambiguity set reduced while maintaining the same user-defined confidence level. This adaptation of the Markov transition matrix and the ambiguity set represents a learning-based controller and/or observer design. This ensures that an overly conservative control design is reduced by successively decreasing the ambiguity set, while still maintaining probabilistic stability guarantees (due to the confidence level).

Darüber hinaus kann zwischen dem Regelkreis selbst, der durch ein Netzwerk geschlossen wird, und dem Lernalgorithmus, unterschieden werden. Letzterer kann als Mikrodienst verstanden werden, der sich in einem anderen Netzwerk (z. B. in einer Cloud) befinden kann, mit Best-Effort-Anforderungen an die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit.Furthermore, a distinction can be made between the control loop itself, which is closed by a network, and the learning algorithm. The latter can be understood as a microservice that may reside in a different network (e.g., in a cloud), with best-effort requirements for availability and reliability.

Eine beispielhafte Ausführungsform des in dieser Offenbarung vorgeschlagenen Verfahrens kann folgendermaßen zusammengefasst werden:

  • Ein Regelsystem wird mit einem (zunächst) willkürlich stabilisierenden lokalen Regler betrieben, um Zeitverzögerungsdaten zu erzeugen. Dabei handelt es sich um einen zeitkritischen Signalweg, der über ein Netzwerk geschlossen wird. Der lokale Regler überträgt die Zeitstempel kontinuierlich in den lernenden Algorithmus, der sich z.B. in einer Cloud mit nicht zeitkritischer Verarbeitungszeit befindet. Anschließend können die Zeitstempel in eine Menge von ganzzahligen Zeitverzögerungen umgewandelt werden, die bei jedem Eintreffen eines neuen Zeitstempels aktualisiert wird. Die Markov-Übergangsmatrix und die Ambiguitätsmenge können dann zum Beispiel auf der Grundlage der neuen ganzzahligen Zeitverzögerungsinformationen aktualisiert werden. Schließlich wird der Regler auf der Grundlage der neuen Markov-Übergangsmatrix und der Ambiguitätsmenge aktualisiert und wieder in das Regelsystem eingespeist. Nach der Aktualisierung ist die Regelungsleistung gleich oder besser als die des vorherigen lokalen Reglers.
An exemplary embodiment of the method proposed in this disclosure can be summarized as follows:
  • A control system is operated with a (initially) arbitrarily stabilizing local controller to generate time delay data. This involves a time-critical signal path closed over a network. The local controller continuously transmits the timestamps to the learning algorithm, which resides, for example, in a cloud with non-time-critical processing time. The timestamps can then be converted into a set of integer time delays, which is updated with each new timestamp. The Markov transition matrix and the ambiguity set can then be updated, for example, based on the new integer time delay information. Finally, the controller is updated based on the new Markov transition matrix and the ambiguity set and fed back into the control system. After the update, the control performance is equal to or better than that of the previous local controller.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the characters

  • 1 illustriert ein beispielhaftes unbestimmt zeitverzögertes System umfassend drei Fahrzeuge, die Platooning und insbesondere einen Gruppenstart ausführen. 1 illustrates an exemplary, indefinitely time-delayed system comprising three vehicles performing platooning and, in particular, a group start.
  • 2 illustriert schematisch beispielhafte Ausführungsformen eines computerimplementierten Verfahrens für eine robuste adaptive Regelung und/oder einen robusten adaptiven Beobachter eines unbestimmt zeitverzögerten Systems. 2 schematically illustrates exemplary embodiments of a computer-implemented method for robust adaptive control and/or a robust adaptive observer of an indeterminate time-delayed system.
  • 3 illustriert eine beispielhafte Ausführungsform eines Gesamtsystem umfassend ein unbestimmt zeitverzögertes System und eine Recheneinheit, die dafür ausgelegt ist, das computer-implementierte Verfahren für eine robuste adaptive Regelung und/oder einen robusten adaptiven Beobachter eines unbestimmt zeitverzögerten Systems auszuführen. 3 illustrates an exemplary embodiment of a complete system comprising an indefinitely time-delayed system and a computing unit designed to execute the computer-implemented method for robust adaptive control and/or a robust adaptive observer of an indefinitely time-delayed system.
  • 4a illustriert beispielhafte Vektoren für den Zustand, den messbaren Ausgang und den Input eines Reglers. 4a illustrates exemplary vectors for the state, the measurable output and the input of a controller.
  • 4b illustriert eine beispielhafte Markov-Übergangsmatrix mit Übergangswahrscheinlichkeiten für Übergänge zwischen Verzögerungen. 4b illustrates an exemplary Markov transition matrix with transition probabilities for transitions between delays.
  • 4c illustriert ein beispielhaftes Markov Jump Linear System mit erweitertem Zustand ξ für das unbestimmt zeitverzögerte System. 4c illustrates an exemplary Markov Jump Linear System with extended state ξ for the indefinitely time-delayed system.
  • 4d illustriert eine beispielhafte Menge von ganzzahligen Verzögerungen, die für das für das unbestimmt zeitverzögerte System (sukzessiv) ermittelt werden. 4d illustrates an exemplary set of integer delays that are determined (successively) for the indefinitely time-delayed system.
  • 5 illustriert beispielhafte sukzessive Übergangswahrscheinlichkeiten Pi: = (Pi1,Pi2,Pi3) und dazugehörige kleine werdende Ambiguitätsmengen. 5 illustrates exemplary successive transition probabilities P i: = (P i1 ,P i2 ,P i3 ) and corresponding small decreasing ambiguity sets.
  • 6a illustriert beispielhafte Regelungsvorgänge für ein zweites Fahrzeug beim Platooning-Gruppenstart zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten im Verfahren sowie dazugehörige 3σ-Konfidenzintervalle. 6a illustrates exemplary control processes for a second vehicle during the platooning group start at three different times in the procedure, as well as the corresponding 3σ confidence intervals.
  • 6b illustriert beispielhafte Regelungsvorgänge für ein drittes Fahrzeug beim Platooning-Gruppenstart zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten im Verfahren sowie dazugehörige 3σ-Konfidenzintervalle. 6b illustrates exemplary control processes for a third vehicle during a platooning group start to three different Time points in the procedure and their corresponding 3σ confidence intervals.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Offenbart wird zunächst ein computer-implementiertes Verfahren 100 für eine robuste adaptive Regelung und/oder einen robusten adaptiven Beobachter eines unbestimmt (d.h. stochastisch) zeitverzögerten Systems 40. Das unbestimmt zeitverzögerte System 40 kann einen Regler 10 (auch als lokaler Regler bezeichnet) und ein zu regelndes technisches System 20 umfassen. Optional kann das unbestimmt zeitverzögerte System 40 auch einen Beobachter 11 (auch als lokaler Beobachter bezeichnet) umfassen. Der Regler 10 und/oder der Beobachter 11 können zumindest teilweise über ein Kommunikationsnetzwerk 30 mit dem zu regelnden technischen System 20 kommunizieren.First, a computer-implemented method 100 for robust adaptive control and/or a robust adaptive observer of an indeterminately (i.e., stochastically) time-delayed system 40 is disclosed. The indeterminately time-delayed system 40 can comprise a controller 10 (also referred to as a local controller) and a controlled technical system 20. Optionally, the indeterminately time-delayed system 40 can also include an observer 11 (also referred to as a local observer). The controller 10 and/or the observer 11 can communicate, at least partially, with the controlled technical system 20 via a communication network 30.

Das in dieser Offenbarung vorgeschlagene Verfahren 100 kann also auf eine robuste adaptive Regelung und/oder einen robusten adaptiven Beobachter eines unbestimmt (d.h. stochastisch) zeitverzögerten Systems gerichtet sein.The method 100 proposed in this disclosure can therefore be directed to a robust adaptive control and/or a robust adaptive observer of an indeterminate (i.e. stochastically) time-delayed system.

Wie beispielhaft in 1 gezeigt, kann das zeitverzögerte System 40 eine Vielzahl von Fahrzeugen umfassen, die insgesamt das zu regelnde technische System 20 bilden und hier zum Beispiel einen Konvoi bilden (d.h. Platooning ausführen) und insbesondere einen Gruppenstart durchführen. Die Vielzahl der Fahrzeuge umfasst mindestens zwei Fahrzeuge oder wie in 1 beispielhaft dargestellt drei Fahrzeuge. Dabei werden alle Fahrzeuge bis auf das erste (führende) Fahrzeug über das Kommunikationsnetzwerk 30 von einem Regler 10 und/oder einem Beobachter 11 außerhalb des zu regelnden technischen Systems 20 geregelt. In diesem Fall ist es sinnvoll, dass das Kommunikationsnetzwerk 30 ein Drahtlosnetzwerk ist. Hier bezeichnen v0 eine Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs, v1 eine Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs, das unmittelbar auf das erste Fahrzeug folgt, und v2 eine Geschwindigkeit des dritten Fahrzeugs, das unmittelbar auf das zweite Fahrzeug folgt. Weiterhin bezeichnet dsafe einen jeweilig erforderlichen Sicherheitsabstand, der idealerweise zwischen aufeinanderfolgenden Fahrzeugen eingeregelt werden soll oder zumindest nicht unterschritten werden soll. Weiterhin bezeichnen e1 einen Abstandsfehler von dem idealen Sicherheitsabstand dsafe zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug und e2 einen Abstandsfehler von dem idealen Sicherheitsabstand dsafe zwischen dem zweiten Fahrzeug und dem dritten Fahrzeug. Das zeitverzögerte System 40 ist allerdings nicht auf diesen Anwendungsfall begrenzt. Ein anderer Anwendungsfall ist zum Beispiel die Steuerung und/oder Koordination von geführten automatisierten Fahrzeugen durch ein lokales Netzwerk (Local Edge, 5G-Netzwerk, ...) in einem begrenzten Bereich, z.B. in Logistikzentren oder Produktionsanlagen. Wiederum ein anderer Anwendungsfall ist zum Beispiel die (teilweise) Auslagerung der Steuerungsalgorithmen von Roboterarmen in lokale Netzwerke, z. B. für Fertigungssysteme. Wiederum ein anderer Anwendungsfall ist die Quer- und/oder Längsbewegungssteuerung von Fahrzeugen an Verkehrsknotenpunkten oder anderen Kontrollzonen, die in ein lokales Edge- oder Cloud-System (z. B. eine straßenseitige Einheit) ausgelagert wird.As exemplified in 1 As shown, the time-delayed system 40 can comprise a multitude of vehicles, which together form the technical system 20 to be controlled and, for example, form a convoy (i.e., perform platooning) and, in particular, carry out a group start. The multitude of vehicles comprises at least two vehicles or, as shown in 1 Three vehicles are shown as an example. All vehicles except the first (leading) vehicle are controlled via the communication network 30 by a controller 10 and/or an observer 11 outside the controlled technical system 20. In this case, it is advantageous for the communication network 30 to be a wireless network. Here, v0 denotes the speed of the first vehicle, v1 the speed of the second vehicle immediately following the first, and v2 the speed of the third vehicle immediately following the second. Furthermore, dsafe denotes the required safety distance, which should ideally be maintained between successive vehicles or at least not be undercut. e1 denotes a distance error from the ideal safety distance dsafe between the first and second vehicles, and e2 denotes a distance error from the ideal safety distance dsafe between the second and third vehicles. However, the time-delayed system 40 is not limited to this application. Another use case is, for example, the control and/or coordination of guided automated vehicles via a local network (local edge, 5G network, etc.) within a limited area, such as logistics centers or production facilities. Yet another use case is the (partial) outsourcing of robot arm control algorithms to local networks, for example, for manufacturing systems. A further use case is the lateral and/or longitudinal control of vehicles at traffic intersections or other control zones, which is outsourced to a local edge or cloud system (e.g., a roadside unit).

Wie z.B. in 2 schematisch illustriert, umfasst das Verfahren 100 Empfangen 110, insbesondere via eine erste Kommunikationsschnittstelle (z.B. der Recheneinheit 50), einer für einen ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 ermittelten, insbesondere gemessenen, Zeitverzögerung und einer für einen zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 ermittelten, insbesondere gemessenen, Zeitverzögerung. Der zweite Zeitpunkt kann später als der erste Zeitpunkt sein. Die für den ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 ermittelte Zeitverzögerung und die für den zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 ermittelte Zeitverzögerung kann diskret sein, d.h. z.B. in eine vorgegebene Anzahl von Klassen klassifiziert sein.For example, in 2 Schematically illustrated, the procedure comprises 100 receptions 110, in particular via a first communication interface (e.g., of the computing unit 50), of a time delay determined, in particular measured, for a first time point in time for the indefinitely time-delayed system 40, and a time delay determined, in particular measured, for a second time point in time for the indefinitely time-delayed system 40. The second time point in time can be later than the first time point in time. The time delay determined for the first time point in time for the indefinitely time-delayed system 40 and the time delay determined for the second time point in time for the indefinitely time-delayed system 40 can be discrete, i.e., classified into a predefined number of classes.

Wie ebenfalls z.B. in 2 schematisch illustriert, umfasst das Verfahren 100 weiterhin Bestimmen 120 von einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten für Übergänge von Zeitverzögerungen zum ersten Zeitpunkt zu Zeitverzögerungen zum zweiten Zeitpunkt basierend auf der für den ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 ermittelten Zeitverzögerung und der für den zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 ermittelten Zeitverzögerung. Das Bestimmen 120 der einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten für die Übergänge von den Zeitverzögerungen zum ersten Zeitpunkt zu den Zeitverzögerungen zum zweiten Zeitpunkt kann auch auf einer oder mehreren zu früheren als den ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 ermittelten Zeitverzögerungen basieren.As also, for example, in 2 Schematically illustrated, the procedure 100 further comprises determining 120 one or more transition probabilities for transitions from time delays at the first time to time delays at the second time based on the time delay determined for the first time for the indefinitely time-delayed system 40 and the time delay determined for the second time for the indefinitely time-delayed system 40. Determining 120 the one or more transition probabilities for the transitions from the time delays at the first time to the time delays at the second time can also be based on one or more time delays determined for the indefinitely time-delayed system 40 at times earlier than the first time.

Wie ebenfalls z.B. in 2 schematisch illustriert, umfasst das Verfahren 100 weiterhin Bestimmen 130 einer oder mehrerer Ambiguitätsmengen um die einen oder mehreren bestimmten 120 Übergangswahrscheinlichkeiten.As also, for example, in 2 Schematically illustrated, the procedure 100 further includes determining 130 one or more ambiguity sets around the one or more determined 120 transition probabilities.

Das unbestimmt zeitverzögerte System 40 kann zunächst als lineares zeitkontinuierliches System mit unbestimmter Zeitverzögerung τ ∈ ℝ≥0 und bekannter Abtastzeit h ∈ ℝ>0 modelliert werden, z.B. durch folgende Gleichungen: x ˙ ( t ) = A   x ( t ) + B   u ( t τ )   t > 0, x ( 0 ) = x 0 y ( t ) = C   x ( t ) u ( t ) = u k   t [ t k , t k + h ] , t k = k   h , h 0 The indefinitely time-delayed system 40 can initially be modeled as a linear time-continuous system with indefinite time delay τ ∈ ℝ ≥0 and known sampling time h ∈ ℝ >0 , e.g. by the following equations: x ˙ ( t ) = A   x ( t ) + B   u ( t τ )   t > 0, x ( 0 ) = x 0 y ( t ) = C   x ( t ) u ( t ) = u k   t [ t k , t k + h ] , t k = k   h , h 0

Hierbei ist x ein Zustandsvektor, y ein messbarer Ausgangsvektor und u ein Eingangsvektor. Durch Diskretisieren der Zeit, z.B. nach Euler Integration, lassen sich die ersten beiden Gleichungen wie folgt ausdrücken: x k + 1 = A d x k + B d u k θ ( k ) y k = C   x k Here, x is a state vector, y a measurable output vector, and u an input vector. By discretizing time, e.g., using Euler integration, the first two equations can be expressed as follows: x k + 1 = A d x k + B d u k θ ( k ) y k = C   x k

Hier wurde die kontinuierliche Zeitverzögerung τ in eine zeitdiskrete Markov-Kette θ(k) ∈ {0,...,M} übersetzt. Hier stellt also jeder Markov-Zustand (auch: Markov-Mode) i ∈ {0,...,M} eine ganzzahlige Zeitverzögerung Δtk = i h dar, wobei M E ℕ die maximale Zeitverzögerung bezeichnet, die je Anwendungsfall von Interesse ist.Here, the continuous time delay τ was translated into a discrete-time Markov chain θ(k) ∈ {0,...,M}. Thus, each Markov state (also: Markov mode) i ∈ {0,...,M} represents an integer time delay Δt k = ih, where ME ℕ denotes the maximum time delay of interest in each application.

Das Gleichungssystem kann wie in 4c umgeschrieben werden, wobei ξ ein erweiterter Zustandsvektor ist, wobei wiederum ξk dieser Zustandsvektor zur diskreten Zeit tk = k h (oder kurz: k) ist. δij ist das Kronecker-Delta. Zudem sind I jeweils Einheitsmatrizen mit passenden Dimensionen. Diese Darstellung ist ein Markov Jump Linear System (MJLS). Es resultiert aus der Kombination des unbestimmt zeitverzögerten Systems 40 mit dem Markov-Zustand θ(k). Es erweitert das zu regelnde technische System 20 mit einem imperfekten Kommunikationsnetzwerk 30, das bis zu M diskrete Zeitverzögerungen verursacht.The system of equations can be solved as in 4c can be rewritten where ξ is an extended state vector, and ξ<sub>k</sub> is this state vector at discrete time t <sub>k </sub> = kh (or simply: k). δ<sub> ij </sub> is the Kronecker delta. Furthermore, I<sub>i</sub> are identity matrices with appropriate dimensions. This representation is a Markov Jump Linear System (MJLS). It results from the combination of the indeterminate time-delayed system 40 with the Markov state θ(k). It extends the controlled technical system 20 with an imperfect communication network 30, which causes discrete time delays of up to M.

Zeitpunkte und/oder mögliche Zeitverzögerungen können also diskret sein. Die einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten für Übergänge von Zeitverzögerungen zum ersten Zeitpunkt zu Zeitverzögerungen zum zweiten Zeitpunkt in einer Markov-Übergangsmatrix (siehe z.B. 4b) angeordnet sein. Durch die Markov-Übergangsmatrix kann die Markov-Kette beschrieben werden.Time points and/or possible time delays can therefore be discrete. The one or more transition probabilities for transitions from time delays at the first time point to time delays at the second time point are represented in a Markov transition matrix (see, for example, [reference]). 4b) The Markov transition matrix can be used to describe the Markov chain.

Das Empfangen 110, insbesondere via die erste Kommunikationsschnittstelle, der für den ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 ermittelten, insbesondere gemessenen, Zeitverzögerung und einer für einen zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 ermittelten, insbesondere gemessenen, Zeitverzögerung kann Empfangen, insbesondere via die erste Kommunikationsschnittstelle, einer Information, aus der eine Zeitverzögerung für einen ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 ermittelt werden kann, und einer Information, aus der eine Zeitverzögerung für einen zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 ermittelt werden kann, umfassen. Wie z.B. in 3 schematisch illustriert, kann diese Information einen oder mehrere Zeitstempel umfassen, die von dem Regler 10 und/oder dem Beobachter 11 an den Schritt 110 (z.B. Ganzzahlverzögerungen berechnen) übergeben werden.Receiving 110, in particular via the first communication interface, the time delay determined, in particular measured, for the first time point for the indefinitely time-delayed system 40, and a time delay determined, in particular measured, for a second time point for the indefinitely time-delayed system 40, can include receiving, in particular via the first communication interface, information from which a time delay for a first time point for the indefinitely time-delayed system 40 can be determined, and information from which a time delay for a second time point for the indefinitely time-delayed system 40 can be determined. As, for example, in 3 In schematic terms, this information can include one or more timestamps that are passed from controller 10 and/or observer 11 to step 110 (e.g., to calculate integer delays).

Der erste Zeitpunkt kann zum Beispiel tk = k h sein, wobei h eine Abtastzeit ist und k ∈ ℕ0 Null oder eine positive Ganzzahl ist. Dieser Zeitpunkt kann mit der Ganzzahl k identifiziert werden, d.h. man kann zum Beispiel vom k-ten Zeitpunkt sprechen. Der zweite Zeitpunkt kann zum Beispiel der unmittelbar auf den ersten Zeitpunkt folgende Zeitpunkt tk+1 = (k + 1) h = tk + h sein. Dieser Zeitpunkt kann wiederum mit der Ganzzahl k + 1 identifiziert werden.The first time point can be, for example, t <sub>k</sub> = kh, where h is a sampling time and k ∈ ℕ<sub> 0 </sub> is zero or a positive integer. This time point can be identified with the integer k; that is, one can speak, for example, of the k-th time point. The second time point can be, for example, the time point immediately following the first time point, t<sub> k+1 </sub> = (k + 1)<sub>h</sub> = t<sub> k +h</sub>. This time point can again be identified with the integer k + 1.

Die für den ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 ermittelte Zeitverzögerung und die für den zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 ermittelte Zeitverzögerung können bereits diskret empfangen 110 werden oder nach dem Empfangen 110 diskretisiert werden (sodass sie ebenfalls diskret werden). Die diskreten Zeitverzögerungen können zum Beispiel in Vielfachen der Abtastzeit h ausgedrückt werden. Zum Beispiel können die folgenden diskreten Zeitverzögerungen Δtk = i h für alle i ∈ {0,...,M} betrachtet werden, wobei M eine vorbestimmte positive Ganzzahl ist. Solche diskrete Zeitverzögerungen können als (diskrete) Markov-Zustände gesehen werden, wobei diese mit den Ganzzahlen i ∈ {0,...,M} identifiziert werden können. Diskrete Zeitverzögerungen können zum Beispiel durch die Formel in 4d ermittelt werden, wobei die nach unten begrenzte Klammer Abrunden auf die nächste Ganzzahl bedeuten kann. tk und tk+1 bezeichnen hier (im Gegensatz zu oben) die Zeitstempel, aus deren Differenz die Zeitverzögerung berechnet werden kann. NS ∈ ℕ bezeichnet hier die Samplegröße über alle Zeitpunkte.The time delay determined for the first time point for the indefinitely time-delayed system 40 and the time delay determined for the second time point for the indefinitely time-delayed system 40 can already be received discretely or discretized after receipt (so that they also become discrete). The discrete time delays can, for example, be expressed in multiples of the sampling time h. For example, the following discrete time delays Δt k = ih can be considered for all i ∈ {0,...,M}, where M is a predetermined positive integer. Such discrete time delays can be seen as (discrete) Markov states, which can be identified with the integers i ∈ {0,...,M}. Discrete time delays can be expressed, for example, by the formula in 4d The values are determined, where the lower bounding bracket can mean rounding down to the nearest integer. Here, t <sub>k</sub> and t<sub> k+1 </sub> (in contrast to above) denote the timestamps, from whose difference the time delay can be calculated. Here, N <sub>S</sub> ∈ ℕ denotes the sample size over all time points.

Das Bestimmen 120 von einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten für Übergänge von Zeitverzögerungen zum ersten Zeitpunkt zu Zeitverzögerungen zum zweiten Zeitpunkt kann ein Bestimmen von einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten für Übergänge von diskreten Zeitverzögerungen zum ersten Zeitpunkt zu diskreten Zeitverzögerungen zum zweiten Zeitpunkt sein. Zum Beispiel können hier Übergangswahrscheinlichkeiten pij = P(θ(k + 1) = j | θ(k) = i) für Übergänge von einem Markov-Zustand i zu einem (im Allgemeinen anderen) Markov-Zustand j für i,j E {0,...,M} bestimmt werden. Solche Übergangswahrscheinlichkeiten können Komponenten in der Markov-Übergangsmatrix sein. Durch den Schritt 120 und Wiederholen des Verfahrens 100 - d.h. durch weitere Schritte 120 für die nächsten Zeitpunkte - werden die einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten, insbesondere z.B. die Markov-Übergangsmatrix anhand der ermittelten und/oder gemessenen Zeitverzögerungen des unbestimmt zeitverzögerten Systems 40 empirisch geschätzt. Ein Schätzwert für die Übergangswahrscheinlichkeit pij wird nachfolgend als P̂ij bezeichnet.Determining one or more transition probabilities for transitions from time delays at the first time to time delays at the second time can be determined as a process for determining one or more transition probabilities for transitions from discrete time delays at the first time to discrete time delays at the second time. For example, transition probabilities p <sub>ij</sub> = P(θ(k + 1) = j | θ(k) = i) for transitions from a Markov state i to a (generally different) Markov state j for i,j ∈ {0,...,M} can be determined. Such transition probabilities can be components in the Markov transition matrix. By step 120 and repeating procedure 100—that is, by further steps 120 for At the next time points, one or more transition probabilities, in particular, for example, the Markov transition matrix, are empirically estimated based on the determined and/or measured time delays of the indeterminately time-delayed system 40. An estimate for the transition probability p<sub> ij </sub> is subsequently referred to as P̂<sub>ij</sub> .

Eine Ambiguitätsmenge kann eine Menge von Übergangswahrscheinlichkeiten sein, wobei die im Verfahren 100 bestimmte 120 Übergangswahrscheinlichkeit (per Konstruktion) in dieser Menge enthalten ist. Zum Beispiel können Übergangswahrscheinlichkeiten für jeweils einen Übergang von einem festen Markov-Zustand i für i ∈ {0,...,M} zu allen möglichen Markov-Zuständen j für j ∈ {0,...,M} bestimmt werden. Im Allgemeinen (für M > 0) bilden diese bestimmten 120 Übergangswahrscheinlichkeiten einen Punkt in einem höher-dimensionalen Raum. In 5 sind zu drei Zeitpunkten des Verfahrens 100 solche beispielhaften Punkte in Form des Kreuzes gezeigt. Die Ambiguitätsmenge kann hier eine nichtpunktförmige Teilmenge dieses höher-dimensionalen Raums sein, die den Punkt umfasst. In 5 sind ausgehend von einer beispielhaften Ambiguitätsmenge, die einen Simplex im Raum der Übergangswahrscheinlichkeiten pi1, pi2 und pi3 bildet, weitere zunehmend kleiner werdende Ambiguitätsmengen gezeichnet, wobei alle drei beispielhaften Ambiguitätsmengen jeweils den durch das Kreuz gekennzeichneten Punkt umfassen. Die Ambiguitätsmenge ist ein Maß für die Unsicherheit der dazugehörigen Übergangswahrscheinlichkeiten.An ambiguity set can be a set of transition probabilities, where the transition probability determined in Procedure 100 (by construction) is contained in this set. For example, transition probabilities can be determined for each transition from a fixed Markov state i for i ∈ {0,...,M} to all possible Markov states j for j ∈ {0,...,M}. In general (for M > 0), these determined transition probabilities form a point in a higher-dimensional space. 5 At three points in time during the procedure, 100 such exemplary points in the form of a cross are shown. The ambiguity set can be a non-point-shaped subset of this higher-dimensional space that includes the point. In 5 Starting from an exemplary ambiguity set that forms a simplex in the space of transition probabilities p <sub>i1 </sub>, p <sub>i2 </sub>, and p<sub>i3</sub> , further progressively smaller ambiguity sets are drawn, with each of the three exemplary ambiguity sets encompassing the point marked by the cross. The ambiguity set is a measure of the uncertainty of the corresponding transition probabilities.

Das Bestimmen 120 der einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten kann insbesondere Bestimmen einer oder mehrerer Übergangswahrscheinlichkeiten für jeweils einen Übergang von der für den ersten Zeitpunkt ermittelten Zeitverzögerung zu einer möglichen Zeitverzögerung an dem zweiten Zeitpunkt umfassen.Determining 120 of the one or more transition probabilities may in particular include determining one or more transition probabilities for each transition from the time delay determined for the first time point to a possible time delay at the second time point.

Das Bestimmen 130 der einen oder mehreren Ambiguitätsmengen um die einen oder mehreren bestimmten 120 Übergangswahrscheinlichkeiten kann Bestimmen einer Ambiguitätsmenge um die eine oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten für jeweils einen Übergang von der für den ersten Zeitpunkt ermittelten Zeitverzögerung zu einer möglichen Zeitverzögerung an dem zweiten Zeitpunkt umfassen.Determining 130 of the one or more ambiguity sets around the one or more determined 120 transition probabilities can include determining an ambiguity set around the one or more transition probabilities for each transition from the time delay determined for the first time point to a possible time delay at the second time point.

Das Bestimmen 120 der einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten kann Bestimmen einer Übergangswahrscheinlichkeit für einen Übergang von der für den ersten Zeitpunkt ermittelten Zeitverzögerung zu der für den zweiten Zeitpunkt ermittelten Zeitverzögerung umfassen.Determining 120 of one or more transition probabilities may include determining a transition probability for a transition from the time delay determined for the first time point to the time delay determined for the second time point.

Das Bestimmen 120 der einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten kann die folgenden Schritte umfassen oder diesen entsprechen, wenn die Übergänge von der für den ersten Zeitpunkt im unbestimmt zeitverzögerten System 40 ermittelten Zeitverzögerung ausgehen:

  • - Invertieren einer Gesamtanzahl der für den ersten Zeitpunkt im unbestimmt zeitverzögerten System 40 ermittelten Zeitverzögerung, wobei eine inverse Samplegröße resultiert;
  • - Skalieren einer oder mehrerer Übergangswahrscheinlichkeiten für Übergänge von Zeitverzögerungen zu einem früheren als den ersten Zeitpunkt zu Zeitverzögerungen zum ersten Zeitpunkt mit einem Skalierungsfaktor, wobei der Skalierungsfaktor Eins minus der inversen Samplegröße ist, wobei ein oder mehrere erste Übergangswahrscheinlichkeiten resultieren;
  • - Skalieren der Übergangswahrscheinlichkeit für einen Übergang von der für den ersten Zeitpunkt ermittelten Zeitverzögerung zu der für den zweiten Zeitpunkt ermittelten Zeitverzögerung mit der inversen Samplegröße, wobei eine zweite Übergangswahrscheinlichkeit resultiert;
  • - optional, Addieren der ein oder mehreren ersten Übergangswahrscheinlichkeiten und der zweiten Übergangswahrscheinlichkeit.
Determining 120 of one or more transition probabilities may include or correspond to the following steps if the transitions start from the time delay determined for the first time point in the indefinitely time-delayed system 40:
  • - Inverting a total number of the time delays determined for the first time point in the indefinitely time-delayed system 40, resulting in an inverse sample size;
  • - Scaling one or more transition probabilities for transitions from time delays to an earlier time than the first time to time delays to the first time by a scaling factor, where the scaling factor is one minus the inverse sample size, resulting in one or more first transition probabilities;
  • - Scaling the transition probability for a transition from the time delay determined for the first time point to the time delay determined for the second time point using the inverse sample size, resulting in a second transition probability;
  • - optional, adding the one or more first transition probabilities and the second transition probability.

Die Gesamtanzahl der für den ersten Zeitpunkt k (d.h. tk = k h) im unbestimmt zeitverzögerten System 40 ermittelten Zeitverzögerung Δk = i (d.h. Δtk = i h) kann als γi -1(k) ∈ ℕ bezeichnet werden, die inverse Samplegröße sodann als γi(k). Die Gesamtanzahl der für den ersten Zeitpunkt k (d.h. tk = k h) im unbestimmt zeitverzögerten System 40 ermittelten Zeitverzögerung wird um eins inkrementiert, wenn die für den zweiten Zeitpunkt k + 1 (d.h. tk+1 = (k + 1) h) im unbestimmt zeitverzögerten System 40 ermittelte Zeitverzögerung ebenfalls Δk+1 = i (d.h. Δtk+1 = i h) ist, wobei die Gesamtanzahl γi -1(k+1) der für den zweiten Zeitpunkt im unbestimmt zeitverzögerten System 40 ermittelten Zeitverzögerung resultiert. Die inverse Samplegröße kann also in diesem Fall rekursiv wie folgt ermittelt werden, γ i 1 ( k + 1 ) = γ i 1 ( k ) + 1,   w e n n   Δ k + 1 = i . Anderenfalls wird sie unverändert beibehalten, γ i 1 ( k + 1 ) = γ i 1 ( k ) ,   w e n n   Δ k + 1 i . Ist Δk = i (d.h. Δtk = i h) die für den ersten Zeitpunkt k (d.h. tk = k h) im unbestimmt zeitverzögerten System 40 ermittelte Zeitverzögerung, können also die Übergangswahrscheinlichkeiten P̂i:(k + 1) für jeweils einen Übergang von der für den ersten Zeitpunkt ermittelten Zeitverzögerung zu einer möglichen Zeitverzögerung an dem zweiten Zeitpunkt k + 1 (d.h. tk+1 = (k + 1) h) rekursiv wie folgt geschätzt werden (Gleichung 1), P ^ i : ( k + 1 ) = ( 1 γ i ( k ) ) P ^ i ( k ) + γ i ( k ) e Δ k + 1 ,   w e n n   Δ k = i , wobei P̂i:(k) bzw. P̂i:(k + 1) jeweils die i-te Reihe einer Markov-Übergangsmatrix zu den Zeitpunkten k bzw. k + 1 sind und eΔk+1 ∈ ℝM+1 einen Standardbasisvektor mit Komponenten (eΔk+1)i = δ(k+1)i, d.h. die Komponenten sind alle null bis auf die (k + 1)-te Komponente, die eins ist.The total number of time delays Δk = i (i.e., Δtk = ih) determined for the first time k (i.e., tk = kh) in the indefinitely time-delayed system 40 can be denoted as γi - 1 (k) ∈ ℕ, and the inverse sample size then as γi (k). The total number of time delays determined for the first time k (i.e., tk = kh) in the indefinitely time-delayed system 40 is incremented by one if the time delay determined for the second time k + 1 (i.e., tk+1 = (k + 1)h) in the indefinitely time-delayed system 40 is also Δk +1 = i (i.e., Δtk+1 = ih), resulting in the total number γi - 1 (k+1) of time delays determined for the second time in the indefinitely time-delayed system 40. The inverse sample size can therefore be determined recursively in this case as follows: γ i 1 ( k + 1 ) = γ i 1 ( k ) + 1,   w e n n   Δ k + 1 = i . Otherwise, it will remain unchanged. γ i 1 ( k + 1 ) = γ i 1 ( k ) ,   w e n n   Δ k + 1 i . If Δk = i (i.e., Δtk = ih) is the time delay determined for the first time k (i.e., tk = kh) in the indeterminate time-delayed system 40, then the transition probabilities P̂i : (k + 1) for each transition from the time delay determined for the first time to a possible time can be determined. The delay at the second time point k + 1 (i.e., t k+1 = (k + 1) h) can be estimated recursively as follows (Equation 1). P ^ i : ( k + 1 ) = ( 1 γ i ( k ) ) P ^ i ( k ) + γ i ( k ) e Δ k + 1 ,   w e n n   Δ k = i , where P̂ i :(k) and P̂ i: (k + 1) are respectively the i-th series of a Markov transition matrix at times k and k + 1 respectively, and e Δk+1 ∈ ℝ M+1 is a standard basis vector with components (e Δk+1 ) i = δ (k+1) i, i.e. the components are all zero except for the (k + 1)-th component, which is one.

Das Bestimmen 120 der einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten kann andererseits den folgenden Schritt umfassen oder diesem entsprechen, wenn die Übergänge nicht von der für den ersten Zeitpunkt im unbestimmt zeitverzögerten System 40 ermittelten Zeitverzögerung ausgehen:

  • - Beibehalten einer oder mehrerer Übergangswahrscheinlichkeiten für Übergänge von Zeitverzögerungen zu dem früheren als den ersten Zeitpunkt zu Zeitverzögerungen zum ersten Zeitpunkt.
Ist dagegen Δk # i (d.h. Δtk # i h) die für den ersten Zeitpunkt k (d.h. tk = k h) im unbestimmt zeitverzögerten System 40 ermittelte Zeitverzögerung, können also die Übergangswahrscheinlichkeiten P̂i:(k + 1) für jeweils einen Übergang von der für den ersten Zeitpunkt ermittelten Zeitverzögerung zu einer möglichen Zeitverzögerung an dem zweiten Zeitpunkt k + 1 (d.h. tk+1 = (k + 1) h) rekursiv wie folgt geschätzt werden (Gleichung 2), P ^ i : ( k + 1 ) = P ^ i : ( k ) ,   w e n n   Δ k i . Determining 120 of one or more transition probabilities may, on the other hand, include or correspond to the following step if the transitions do not start from the time delay determined for the first time point in the indefinitely time-delayed system 40:
  • - Maintaining one or more transition probabilities for transitions from time delays to the earlier than the first time to time delays to the first time.
If, on the other hand, Δ k # i (i.e. Δt k # ih) is the time delay determined for the first time k (i.e. t k = kh) in the indeterminate time-delayed system 40, then the transition probabilities P̂ i: (k + 1) for each transition from the time delay determined for the first time to a possible time delay at the second time k + 1 (i.e. t k+1 = (k + 1) h) can be estimated recursively as follows (Equation 2), P ^ i : ( k + 1 ) = P ^ i : ( k ) ,   w e n n   Δ k i .

Da zu jedem Zeitpunkt entweder Δk = i oder Δk # i gilt, kommt zu jedem Zeitpunkt für ein i entweder Gleichung 1 oder Gleichung 2 zur Anwendung. Dies kann für alle Markov-Zustände i durchgeführt werden. In diesem Fall kann genau eine Zeile der Markov-Übergangsmatrix in nicht-trivialer Weise (d.h. gemäß Gleichung 1) angepasst werden, während die anderen Zeilen der Markov-Übergangsmatrix beibehalten, d.h. nicht angepasst oder in trivialer Weise (d.h. gemäß Gleichung 2) angepasst, werden.Since at any given time either Δk = i or Δk ≤ i, at any given time either Equation 1 or Equation 2 applies to some i. This can be done for all Markov states i. In this case, exactly one row of the Markov transition matrix can be fitted in a non-trivial way (i.e., according to Equation 1), while the other rows of the Markov transition matrix are either left unfitted or fitted in a trivial way (i.e., according to Equation 2).

Das Bestimmen 120 der einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten kann somit rekursiv erfolgen und zudem auf einen oder mehreren initialen Übergangswahrscheinlichkeiten P̂i:(0) für alle Markov-Zustände i für Übergänge von Zeitverzögerungen zu einem initialen Zeitpunkt t0 = 0 h = 0 in einem Betrieb des zeitverzögerten Systems zu Zeitverzögerungen zum auf den initialen Zeitpunkt unmittelbar folgenden Zeitpunkt t1 = 1 h = h basieren. Die eine oder mehreren initialen Übergangswahrscheinlichkeiten P̂i:(0) für alle Markov-Zustände i können teilweise null sein. Sie können zum Beispiel der in 4b beispielhaft gezeigten Markov-Übergangsmatrix P entsprechen, wobei deren Komponenten mit pij bezeichnet werden für i,j ∈ {0,1,...,M}. In diesem Fall ist die obere Dreiecksdiagonale bis auf die erste Nebendiagonale null. Dadurch kann zum Beispiel vorgegeben werden, dass Zeitverzögerungen nur inkrementell um eins und nicht sprunghaft wachsen können.Determining the one or more transition probabilities can thus be done recursively and can also be based on one or more initial transition probabilities P̂ i :(0) for all Markov states i for transitions from time delays at an initial time t 0 = 0 h = 0 in an operation of the time-delayed system to time delays at the time t 1 = 1 h = h immediately following the initial time. The one or more initial transition probabilities P̂ i: (0) for all Markov states i can be partially zero. They can, for example, be the one in 4b The exemplary Markov transition matrix P shown corresponds to this, where its components are denoted by p<sub>ij</sub> for i,j ∈ {0,1,...,M}. In this case, the upper triangle diagonal is zero except for the first sub-diagonal. This allows, for example, the specification that time delays can only increase incrementally by one and not abruptly.

Mindestens eine Übergangswahrscheinlichkeit für jeweils einen Übergang von einer Zeitverzögerung zu einer anderen Zeitverzögerung zu einem initialen Zeitpunkt im Betrieb des zeitverzögerten Systems 40 oder für alle Zeitpunkte kann null sein. Die Übergangswahrscheinlichkeiten P̂i:(k) für Übergänge von dem Markov-Zustand i müssen zu jedem Zeitpunkt k auf eins normiert sein, d.h. es gilt, j = 0 M P ^ i j ( k ) = 1. At least one transition probability for each transition from one time delay to another at an initial time point in the operation of the time-delayed system 40, or for all times, can be zero. The transition probabilities P̂ i: (k) for transitions from the Markov state i must be normalized to one at every time k, i.e., j = 0 M P ^ i j ( k ) = 1.

Die Übergangswahrscheinlichkeiten für jeweils einen Übergang von einer Zeitverzögerung zum initialen Zeitpunkt t0 = 0 h = 0 zu einer möglichen Zeitverzögerung an dem auf den initialen Zeitpunkt unmittelbar folgenden Zeitpunkt t1 = 1h = h können gleichverteilt sind. Zum Beispiel kann p00 = 1/2,p01 = 1/2, p10 = 1/3,p11 = 1/3, p12 = 1/3, etc. gelten.The transition probabilities for each transition from a time delay at the initial time t <sub>0 </sub> = 0 h = 0 to a possible time delay at the time immediately following the initial time t <sub>1 </sub> = 1 h = h can be uniformly distributed. For example, p <sub> 00</sub> = 1/2, p<sub> 01 </sub> = 1/2, p<sub> 10 </sub> = 1/3, p<sub>11</sub> = 1/3, p<sub> 12 </sub> = 1/3, etc. , can hold.

Auch das Bestimmen 130 der einen oder mehreren Ambiguitätsmengen um die einen oder mehreren bestimmten 120 Übergangswahrscheinlichkeiten kann rekursiv erfolgen und zudem auf den einen oder mehreren initialen Übergangswahrscheinlichkeiten für Übergänge von Zeitverzögerungen zu einem initialen Zeitpunkt in einem Betrieb des zeitverzögerten Systems zu Zeitverzögerungen zum auf den initialen Zeitpunkt unmittelbar folgenden Zeitpunkt basieren.Determining 130 of the one or more ambiguity sets around the one or more determined 120 transition probabilities can also be done recursively and can also be based on the one or more initial transition probabilities for transitions from time delays at an initial time point in an operation of the time-delayed system to time delays at the time point immediately following the initial time point.

Die einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten P̂ij(k) für jeweils einen Übergang von der für den ersten Zeitpunkt k (d.h. tk = k h) ermittelten Zeitverzögerung Δk = i (d.h. Δtk = i h) zu einer möglichen Zeitverzögerung an dem zweiten Zeitpunkt k + 1 (d.h. tk+1 = (k + 1) h) können ein Punkt in einem endlich-dimensionalen Vektorraum sein. Die Ambiguitätsmenge für diese Übergangswahrscheinlichkeiten kann von einer Kugel um diesen Punkt mit einem Radius in einer endlich-dimensionalen Norm (z.B. p-Norm mit p=1) umfasst werden, wobei der Radius auf einem Konfidenzlevel und/oder einer Gesamtanzahl γi -1(k) (oder deren Inverses, d.h. der inversen Samplegröße γi(k)) der für den ersten Zeitpunkt im unbestimmt zeitverzögerten System 40 ermittelten Zeitverzögerung basieren kann. Der Radius kann bei konstantem Konfidenzlevel und zunehmender Gesamtanzahl der für den ersten Zeitpunkt im unbestimmt zeitverzögerten System ermittelten Zeitverzögerung abnehmen. Zum Beispiel kann der Radius durch eine Konzentrationsungleichung wie z.B. eine McDiarmid-Ungleichung ermittelt werden. Zum Beispiel kann die Ambiguitätsmenge A(P̂i:(k)) wie folgt bestimmt werden, A ( P ^ i : ( k ) ) = { v S i | | | v P ^ i : ( k ) 1 r i ( β , γ i 1 ( k ) ) } , wobei S i = { p i : M + 1 | p i j 0,   j = 1 M + 1 p i j = 1 } ein i-ter Wahrscheinlichkeitssimplex ist. Hier ist riβ,γi -1(k)) ∈ (0,2] der Radius für den Markov-Zustand i, der von einem benutzerdefiniertem Konfidenzlevel β ∈ (0,1) und von der Gesamtanzahl γi -1(k) abhängen kann. Der Radius kann in geschlossener Form angegeben werden, z. B. über Konzentrationsungleichungen wie die McDiarmid-Ungleichung. Die Ambiguitätsmenge wird im Verfahren 100 verwendet, um einen verteilungsmäßig robusten Regler und/oder Beobachter zu synthetisieren, der das Markov Jump Linear System (MJLS) mit Konfidenz β stabilisiert. Eine Ambiguitätsmenge A(P̂i:(k)) kann sich auf die Übergangswahrscheinlichkeiten für Übergänge von einem Markov-Zustand i zu einem (im Allgemeinen anderen) Markov-Zustand j beziehen. Insoweit kann die Ambiguitätsmenge A(P̂i:(k)) als i-te Ambiguitätsmenge oder als zustandsabhängige Ambiguitätsmenge bezeichnet werden.The one or more transition probabilities P̂ ij (k) for each transition from the time delay Δk = i (i.e., Δt k = ih) determined for the first time k (i.e., t k = kh) to a possible time delay at the second time k + 1 (i.e., t k+1 = (k + 1) h) can be a point in a finite-dimensional vector space. The ambiguity set for these transition probabilities can be encompassed by a sphere around this point with a radius in a finite-dimensional norm (e.g., a p-norm with p = 1), where the radius can be based on a confidence level and/or a total number γ i - 1 (k) (or its inverse, i.e., the inverse sample size γ i (k)) of the time delay determined for the first time in the indefinitely time-delayed system 40. The radius can decrease with a constant confidence level and an increasing total number of time delays determined for the first time point in the indeterminately time-delayed system. For example, The radius can be determined using a concentration inequality such as a McDiarmid inequality. For example, the ambiguity set A(P̂ i :(k)) can be determined as follows: A ( P ^ i : ( k ) ) = { v S i | | | v P ^ i : ( k ) 1 r i ( β , γ i 1 ( k ) ) } , where S i = { p i : M + 1 | p i j 0,   j = 1 M + 1 p i j = 1 } is an i-th probability simplex. Here, r <sub>i </sub>β,γ<sub> i- 1</sub> (k)) ∈ (0,2] is the radius for the Markov state i, which may depend on a user-defined confidence level β ∈ (0,1) and on the total number γ <sub>i- 1</sub> (k). The radius can be specified in closed form, e.g., via concentration inequalities such as the McDiarmid inequality. The ambiguity set is used in Procedure 100 to synthesize a distributionally robust controller and/or observer that stabilizes the Markov Jump Linear System (MJLS) with confidence β. An ambiguity set A(P̂ <sub>i</sub>: (k)) may refer to the transition probabilities for transitions from a Markov state i to a (generally different) Markov state j. In this respect, the ambiguity set A(P̂ <sub>i</sub>: (k)) can be considered as It can be called the i-th ambiguity set or the state-dependent ambiguity set.

In 5 wird dargestellt, wie das Lernen durch Wiederholung des Verfahrens 100 die empirisch ermittelten Übergangswahrscheinlichkeiten und die zugehörige Ambiguitätsmenge beeinflusst. Ausgehend von dem Simplex, der sowohl den durch das Kreuz gekennzeichneten Punkt für die geschätzte Übergangswahrscheinlichkeiten als auch die durch einen ausgefüllten Kreis gekennzeichnete wahre Übergangswahrscheinlichkeiten umfasst, werden zu späteren Zeitpunkten kleiner werdende Ambiguitätsmenge definiert, die sowohl das Kreuz als auch den ausgefüllten Kreis umfassen und nach einer hinreichend großen Anzahl von Zeitpunkten zu einem Singleton (zum Kreuz, das dann mit dem ausgefüllten Kreis zusammenfällt) konvergiert. Wird der Regler 10 und/oder Beobachter 11 im Hinblick auf eine solche kleinere Ambiguitätsmenge ausgelegt, wird eine zu konservative Auslegung vermieden.In 5 This section describes how learning by repetition of procedure 100 influences the empirically determined transition probabilities and the associated ambiguity set. Starting with the simplex, which includes both the point marked by the cross for the estimated transition probabilities and the true transition probabilities marked by a filled circle, progressively smaller ambiguity sets are defined at later time points. These sets encompass both the cross and the filled circle and converge to a singleton (the cross coinciding with the filled circle) after a sufficiently large number of time points. Designing the controller 10 and/or observer 11 with respect to such a smaller ambiguity set avoids an overly conservative design.

Wie z.B. in 2 schematisch als Option illustriert, kann das Verfahren 100 Anpassen 140 des Reglers 10 und/oder des Beobachters 11 basierend auf der bestimmten 120 einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren 100 Anpassen 140 des Reglers 10 und/oder des Beobachters 11 basierend auf den bestimmten 130 einen oder mehreren Ambiguitätsmengen umfassen. Insbesondere kann das Verfahren 100 Anpassen 140 des Reglers 10 und/oder des Beobachters 11 basierend auf der bestimmten 120 einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten und auf den bestimmten 130 einen oder mehreren Ambiguitätsmengen umfassen.For example, in 2 Illustrated schematically as an option, the procedure 100, adjusting 140 of the controller 10 and/or the observer 11 based on the determined 120, can include one or more transition probabilities. Alternatively or additionally, the procedure 100, adjusting 140 of the controller 10 and/or the observer 11 based on the determined 130, can include one or more ambiguity sets. In particular, the procedure 100, adjusting 140 of the controller 10 and/or the observer 11 based on the determined 120, can include one or more transition probabilities and one or more ambiguity sets based on the determined 130.

Wie ebenfalls z.B. in 2 schematisch als Option illustriert, kann das Verfahren 100 Senden 141, insbesondere via die erste Kommunikationsschnittstelle, eines Updates an das unbestimmt zeitverzögerte System 40, umfassend den angepassten 140 Regler und/oder den angepassten 140 Beobachter umfassen. Das Update kann derart konfiguriert sein, dass der (bisherige lokale) Regler 10 und/oder der (bisherige lokale) Beobachter 11 durch den angepassten 140 Regler und/oder den angepassten 140 Beobachter ersetzt werden. Ein solcher Vorgang ist beispielhaft in 3 illustriert, wobei in der Box 140, 141 ein Update des Reglers und/oder Beobachters festgelegt wird und an den Regler 10 und/oder Beobachter 11 übermittelt wird. Hier kann zum Beispiel eine oder mehrere Einstellungen des Reglers und/oder Beobachters geändert werden, insbesondere der Reglerverstärkung und/oder Beobachterverstärkung.As also, for example, in 2 Schematically illustrated as an option, the procedure 100 can send 141, in particular via the first communication interface, an update to the indefinitely time-delayed system 40, comprising the adapted 140 controller and/or the adapted 140 observer. The update can be configured such that the (previous local) controller 10 and/or the (previous local) observer 11 are replaced by the adapted 140 controller and/or the adapted 140 observer. Such a process is exemplified in 3 This is illustrated, where in boxes 140 and 141 an update of the controller and/or observer is defined and transmitted to controller 10 and/or observer 11. Here, for example, one or more settings of the controller and/or observer can be changed, in particular the controller gain and/or observer gain.

Wie beispielhaft in 3 gezeigt, kann das Verfahren 100 in einer Recheneinheit 50 außerhalb des unbestimmt zeitverzögerten Systems 40, insbesondere in einer Cloud ausgeführt werden.As exemplified in 3 As shown, the procedure 100 can be executed in a computing unit 50 outside the indefinitely time-delayed system 40, in particular in a cloud.

3 zeigt eine beispielhafte Kommunikation zwischen einem unbestimmt zeitverzögerten System 40 und der Recheneinheit 50. Das unbestimmt zeitverzögerte System 40 umfasst einen Regler 10 und, optional, einen Beobachter 11 sowie ein zu regelndes technische System 20. Das unbestimmt zeitverzögerte System 40 umfasst hier auch das Kommunikationsnetzwerk 30, über das der Regler 10 und/oder der Beobachter 11 zumindest teilweise mit dem zu regelnden technischen System 20 kommunizieren. Der Schritt 110 des Verfahrens 100 kann hier zum Beispiel den Schritt „Ganzzahlverzögerungen berechnen“ umfassen, d.h. zum Beispiel die Berechnung der diskreten Zeitverzögerungen gemäß der Formel in 4d. Die Schritte 120, 130 des Verfahrens 100 kann hier zum Beispiel den Schritt „Anpassen der Markov-Übergangsmatrix und mindestens einer Ambiguitätsmeng“ umfassen. 3 Figure 1 shows an example of communication between an indefinitely time-delayed system 40 and the computing unit 50. The indefinitely time-delayed system 40 comprises a controller 10 and, optionally, an observer 11, as well as a technical system 20 to be controlled. Here, the indefinitely time-delayed system 40 also includes the communication network 30, via which the controller 10 and/or the observer 11 communicate, at least partially, with the technical system 20 to be controlled. Step 110 of the procedure 100 can, for example, include the step "calculate integer delays," i.e., for example, the calculation of the discrete time delays according to the formula in [reference missing]. 4d . Steps 120 and 130 of procedure 100 can, for example, include the step "adapting the Markov transition matrix and at least one ambiguity set".

Ziel kann sein, einen verteilungsrobusten Regler der Form uk = K ξ̂k zu entwerfen, der das Markov Jump Linear System (MJLS) für alle möglichen Markov-Zustände θ(k) ∈ {0,...,M} auf der Grundlage einer Zustandsschätzung ξ̂k stabilisiert, die sich aus einem verteilungsrobusten Beobachter 11 mit der folgenden Dynamik ergibt, ξ ^ k + 1 = A θ ( k + 1 ) ξ ^ k + B θ ( k + 1 ) u k L ( y k C   ξ ^ k ) wobei L die Beobachterverstärkung (d.h. die Verstärkung des Beobachters 11) ist.The goal can be to design a distribution-robust controller of the form u k = K ξ̂ k that stabilizes the Markov Jump Linear System (MJLS) for all possible Markov states θ(k) ∈ {0,...,M} based on a state estimate ξ̂ k derived from a distribution-robust observer 11 with the following dynamics, ξ ^ k + 1 = A θ ( k + 1 ) ξ ^ k + B θ ( k + 1 ) u k L ( y k C   ξ ^ k ) where L is the observer gain (i.e., the gain of observer 11).

Sodann kann ein verteilungsrobuster LQR-Entwurfsansatz verwendet werden, um die Reglerverstärkung (englisch: controller gain) K zu synthetisieren, die analog dazu verwendet werden kann, um die verteilungsrobuste Beobachterverstärkung L aufgrund der dualen Beziehung zwischen dem Regelungs- und dem Beobachtungsproblem abzuleiten. Wenn der vollständige Zustandsvektor ξ messbar ist, ist der Beobachter überflüssig und ein Regler der Form uk = K ξk kann stattdessen verwendet werden.A distribution-robust LQR design approach can then be used to synthesize the controller gain K, which can be used analogously to derive the distribution-robust observer gain L due to the dual relationship between the control and observation problems. If the complete state vector ξ is measurable, the observer is superfluous and a controller of the form u <sub>k</sub> = K ξ<sub> k </sub> can be used instead.

Zur Illustration wird hier noch einmal das Beispiel mit dem Gruppenstart von drei Fahrzeugen mit unzuverlässiger Kommunikation über ein Netzwerk aus 1 weiter erläutert. Das führende Fahrzeug ist ungeregelt (in Bezug auf die Abstandsregelung) und fährt z.B. mit einer konstanten Geschwindigkeit v0, gefolgt von zwei geregelten (in Bezug auf die jeweilige Abstandsregelung) Fahrzeugen mit Regelungseingängen α1 bzw. α2. Ziel kann sein, den Abstandsfehler e1 und e2 zum Ursprung zu regeln, d. h. die gestrichelten vertikalen Linien in 1 zeigen an, dass der notwendige Sicherheitsabstand dsafe eingehalten wird. Es kann hier angenommen werden, dass die Fahrzeuge durch ihre Beschleunigungen α1 bzw. α2 gesteuert werden, während der Zustand nur teilweise messbar ist, d.h. es wird ein Beobachter benötigt, um den Zustandsvektor zu schätzen. Der Gesamtzustand, die Ausgangs- und Eingangsvektoren sind zum Beispiel in 4a gegeben, wobei v1 und v2 die Geschwindigkeiten des zweiten bzw. dritten Fahrzeugs sind (das führende Fahrzeug ist hier das erste Fahrzeug).To illustrate this, the example of a group start of three vehicles with unreliable communication over a network is shown again here. 1 further explained. The leading vehicle is uncontrolled (with respect to distance control) and travels, for example, at a constant speed v0 , followed by two controlled vehicles (with respect to their respective distance control) with control inputs α1 and α2 , respectively. The goal can be to control the distance error e1 and e2 to the origin, i.e., the dashed vertical lines in 1 This indicates that the necessary safety distance d safe is maintained. It can be assumed here that the vehicles are controlled by their accelerations α1 and α2 , respectively, while the state is only partially measurable; that is, an observer is needed to estimate the state vector. The overall state, the output and input vectors are, for example, in 4a given where v1 and v2 are the speeds of the second and third vehicles respectively (the leading vehicle is the first vehicle).

6a illustriert beispielhafte Regelungsvorgänge für das zweite Fahrzeug beim Platooning-Gruppenstart zu drei unterschiedlichen beispielhaften Zeitpunkten im Verfahren, nämlich für Samplegrößen NS = 1, NS = 102 und NS = 103, sowie dazugehörige 3σ-Konfidenzintervalle. 6b illustriert beispielhafte Regelungsvorgänge für das dritte Fahrzeug bei demselben Platooning-Gruppenstart zu den drei unterschiedlichen beispielhaften Zeitpunkten im Verfahren sowie dazugehörige 3σ-Konfidenzintervalle. Hier wurde 1 - β = 0.9 als Konfidenz für die Ambiguitätsmenge gewählt. Man sieht, dass jedes Regler-Beobachter-Paar das Regelsystem stabilisiert, auch wenn keine Informationen über strukturelle Störungen vorliegen (d.h. die empirische Markov-Übergangsmatrix spiegelt eine Gleichverteilung wider). Sobald die Samplegröße erhöht wird, verringert sich die Zustandsvarianz, d.h. die Ambiguitätsmenge (dargestellt als einhüllende Kurven), was eine Leistungssteigerung widerspiegelt. Auf diese Weise kann sicher zur optimalen Kontrollverstärkung konvergiert werden, ohne dabei Stabilitätsgarantien aufzugeben. 6a illustrates exemplary control processes for the second vehicle during the platooning group start at three different exemplary times in the procedure, namely for sample sizes N S = 1, N S = 10 2 and N S = 10 3 , as well as corresponding 3σ confidence intervals. 6b This illustrates exemplary control processes for the third vehicle at the same platooning group start at three different example times in the procedure, along with their corresponding 3σ confidence intervals. Here, 1 - β = 0.9 was chosen as the confidence level for the ambiguity set. It can be seen that each controller-observer pair stabilizes the control system, even without information about structural disturbances (i.e., the empirical Markov transition matrix reflects a uniform distribution). As the sample size increases, the state variance, i.e., the ambiguity set (represented as envelope curves), decreases, reflecting an improvement in performance. In this way, it is possible to converge safely to the optimal control gain without sacrificing stability guarantees.

Weiterhin sind zum Beispiel folgende Erweiterungen denkbar:

  • In einigen Netzregelungssystemen ändert sich die zugrundeliegende Zeitverzögerungsverteilung im Laufe der Zeit aufgrund unterschiedlicher Netzlasten. In diesem Fall kann der vorgeschlagene Regelungsansatz erweitert werden, um diese Trends zu erfassen, indem ein fester, modusabhängiger Stichprobenumfang für das Lernverfahren vorgesehen wird.
  • Ein Sonderfall zeitlich veränderlicher Zeitverzögerungsverteilungen ist eine diskrete Umschaltung. In diesem Fall kann eine ereignisgesteuerte Reinitialisierung eingebaut werden, die das vorgeschlagene Lernverfahren zurücksetzt, wenn die neuen Daten nicht in die zuvor gelernte Markov-Übergangsmatrix passen. Eine mögliche Auslösebedingung lässt sich aus dem Gesamtvariationsabstand zwischen zwei Verteilungen ableiten.
Furthermore, the following extensions are conceivable, for example:
  • In some grid control systems, the underlying time delay distribution changes over time due to varying grid loads. In this case, the proposed control approach can be extended to capture these trends by providing a fixed, mode-dependent sample size for the learning process.
  • A special case of time-varying time-delay distributions is a discrete switching operation. In this case, an event-driven reinitialization can be implemented, which resets the proposed learning algorithm if the new data does not fit into the previously learned Markov transition matrix. A possible trigger condition can be derived from the total variation between two distributions.

Offenbart werden weiterhin ein Regler 10 und/oder ein Beobachter 11, die dafür konfiguriert sein, ein technisches System 20 zu regeln, wobei der Regler 10 und/oder der Beobachter 11 zumindest teilweise über ein Kommunikationsnetzwerk 30 mit dem zu regelnden technischen System 20 kommunizieren. Das Kommunikationsnetzwerk 30 kann zum Beispiel ein Drahtlosnetzwerk umfassen oder sein. Der Regler 10 und/oder der Beobachter 11 umfassen eine zweite Kommunikationsschnittstelle, um Information an eine Recheneinheit 50, insbesondere an eine Recheneinheit 50 außerhalb eines unbestimmt zeitverzögerten Systems 40 umfassend den Regler 10 und/oder den Beobachter 11, zu senden, aus der eine Zeitverzögerung für einen ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 und eine Zeitverzögerung für einen zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System 40 ermittelt werden können, wobei der zweite Zeitpunkt später als der erste Zeitpunkt ist. Die zweite Kommunikationsschnittstelle kann weiterhin dafür ausgelegt sein, ein Update von der Recheneinheit 50 zu erhalten, wobei das Update einen angepassten 140 Regler und/oder einen angepassten 140 Beobachter umfasst. Der Regler 10 und/oder der Beobachter 11 können dafür ausgelegt sein, das Update (oder die Updates) zu implementieren (d.h. umgangssprachlich, zu installieren).Furthermore, a controller 10 and/or an observer 11 are disclosed, which are configured to control a technical system 20, wherein the controller 10 and/or the observer 11 communicate with the technical system 20 to be controlled at least partially via a communication network 30. The communication network 30 can, for example, comprise or be a wireless network. The controller 10 and/or the observer 11 comprise a second communication interface for sending information to a computing unit 50, in particular to a computing unit 50 outside of an indefinitely time-delayed system 40 comprising the controller 10 and/or the observer 11, from which a time delay for a first time point for the indefinitely time-delayed system 40 and a time delay for a second time point for the indefinitely time-delayed system 40 can be determined, the second time point being later than the first time point. The second communication interface can still be configured to receive an update from the computing unit 50, the update comprising a customized controller 140 and/or a customized observer 140. The controller 10 and/or the observer 11 can be configured to implement (i.e., install) the update (or updates).

Offenbart wird weiterhin ein unbestimmt zeitverzögertes System 40 umfassend den Regler 10 und/oder den Beobachter 11, ein zu regelndes technische System 20 und ein Kommunikationsnetzwerk 30. Der Regler 10 und/oder der Beobachter 11 können zumindest teilweise über das Kommunikationsnetzwerk 30 mit dem zu regelnden technischen System 20 kommunizieren.Furthermore, an indefinitely time-delayed system 40 comprising the controller 10 and/or the observer 11, a technical system 20 to be controlled, and a communication network 30 is disclosed. The controller 10 and/or the observer 11 can be controlled at least partially via the communication network 30. network 30 communicates with the technical system 20 to be controlled.

Offenbart wird weiterhin eine Recheneinheit 50 (mithin ein Computer-System), die dafür ausgelegt ist, das computer-implementierte Verfahren 100 für eine robuste adaptive Regelung und/oder einen robusten adaptiven Beobachter eines unbestimmt (d.h. stochastisch) zeitverzögerten Systems 40 auszuführen. Die Recheneinheit 50 umfasst eine erste Kommunikationsschnittstelle. Die Recheneinheit 50 kann weiterhin einen Prozessor und/oder einen Arbeitsspeicher umfassen.Furthermore, a computing unit 50 (i.e., a computer system) is disclosed, which is designed to execute the computer-implemented method 100 for robust adaptive control and/or a robust adaptive observer of an indeterminately (i.e., stochastically) time-delayed system 40. The computing unit 50 includes a first communication interface. The computing unit 50 may further include a processor and/or main memory.

Offenbart wird weiterhin ein Gesamtsystem 60, umfassend das unbestimmt zeitverzögerte System 40 und die Recheneinheit 50. Ein beispielhaftes Gesamtsystem ist in 3 gezeigt.Furthermore, a total system 60 is revealed, comprising the indefinitely time-delayed system 40 and the computing unit 50. An exemplary total system is shown in 3 shown.

Offenbart wird weiterhin ein Computer-Programm, das dafür ausgelegt ist, das computer-implementierte Verfahren 100 für eine robuste adaptive Regelung und/oder einen robusten adaptiven Beobachter eines unbestimmt (d.h. stochastisch) zeitverzögerten Systems auszuführen. Das Computer-Programm kann z.B. in interpretierbarer oder in kompilierter Form vorliegen. Es kann (auch in Teilen) zur Ausführung z.B. als Bit- oder Byte-Folge in den RAM eines Computers geladen werden.Furthermore, a computer program is disclosed that is designed to execute the computer-implemented method 100 for robust adaptive control and/or a robust adaptive observer of an indeterminately (i.e., stochastically) time-delayed system. The computer program can be in interpretable or compiled form, for example. It can be loaded (even partially) into a computer's RAM for execution, for example, as a bit or byte sequence.

Offenbart wird weiterhin ein computer-lesbares Medium oder Signal, das das Computer-Programm speichert und/oder enthält. Das Medium kann z.B. eines von RAM, ROM, EPROM, HDD, SSD, ... umfassen, auf/in dem das Signal gespeichert wird.Furthermore, a computer-readable medium or signal that stores and/or contains the computer program is disclosed. The medium can include, for example, RAM, ROM, EPROM, HDD, SSD, etc., on/in which the signal is stored.

Claims (15)

Computer-implementiertes Verfahren (100) für eine robuste adaptive Regelung und/oder einen robusten adaptiven Beobachter eines unbestimmt zeitverzögerten Systems (40), insbesondere wobei das unbestimmt zeitverzögerte System (40) einen Regler (10), optional einen Beobachter (11), und ein zu regelndes technische System (20) umfasst, wobei der Regler (10) und/oder der Beobachter (11) zumindest teilweise über ein Kommunikationsnetzwerk (30) mit dem zu regelnden technischen System (20) kommunizieren, das Verfahren (100) umfassend: - Empfangen (110), insbesondere via eine erste Kommunikationsschnittstelle, einer für einen ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System (40) ermittelten, insbesondere gemessenen, Zeitverzögerung und einer für einen zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System (40) ermittelten, insbesondere gemessenen, Zeitverzögerung, wobei der zweite Zeitpunkt später als der erste Zeitpunkt ist, optional wobei die für den ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System (40) ermittelte Zeitverzögerung und die für den zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System (40) ermittelte Zeitverzögerung diskret sind; - Bestimmen (120) von einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten für Übergänge von Zeitverzögerungen zum ersten Zeitpunkt zu Zeitverzögerungen zum zweiten Zeitpunkt basierend auf der für den ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System (40) ermittelten Zeitverzögerung und der für den zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System (40) ermittelten Zeitverzögerung, optional basierend auf einer oder mehreren zu früheren als den ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System (40) ermittelten Zeitverzögerungen; - Bestimmen (130) einer oder mehrerer Ambiguitätsmengen um die einen oder mehreren bestimmten (120) Übergangswahrscheinlichkeiten.A computer-implemented method (100) for robust adaptive control and/or a robust adaptive observer of an indefinitely time-delayed system (40), in particular wherein the indefinitely time-delayed system (40) comprises a controller (10), optionally an observer (11), and a technical system (20) to be controlled, wherein the controller (10) and/or the observer (11) communicate at least partially with the technical system (20) to be controlled via a communication network (30), the method (100) comprising: - Receiving (110), in particular via a first communication interface, a time delay determined, in particular measured, for a first time point for the indefinitely time-delayed system (40) and a time delay determined, in particular measured, for a second time point for the indefinitely time-delayed system (40), wherein the second time point is later than the first time point, optionally wherein the time delay determined for the first time point for the indefinitely time-delayed system (40) The time delay and the time delay determined for the second time point for the indefinitely time-delayed system (40) are discrete; - Determine (120) one or more transition probabilities for transitions from time delays at the first time point to time delays at the second time point based on the time delay determined for the first time point for the indefinitely time-delayed system (40) and the time delay determined for the second time point for the indefinitely time-delayed system (40), optionally based on one or more time delays determined for earlier times than the first time point for the indefinitely time-delayed system (40); - Determine (130) one or more ambiguity sets around the one or more determined (120) transition probabilities. Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen (120) der einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten umfasst: - Bestimmen einer oder mehrerer Übergangswahrscheinlichkeiten für jeweils einen Übergang von der für den ersten Zeitpunkt ermittelten Zeitverzögerung zu einer möglichen Zeitverzögerung an dem zweiten Zeitpunkt.Procedure (100) according to Claim 1 , wherein determining (120) the one or more transition probabilities includes: - Determining one or more transition probabilities for each transition from the time delay determined for the first time point to a possible time delay at the second time point. Verfahren (100) nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen (130) der einen oder mehreren Ambiguitätsmengen um die einen oder mehreren bestimmten (120) Übergangswahrscheinlichkeiten umfasst: - Bestimmen einer Ambiguitätsmenge um die eine oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten für jeweils einen Übergang von der für den ersten Zeitpunkt ermittelten Zeitverzögerung zu einer möglichen Zeitverzögerung an dem zweiten Zeitpunkt.Procedure (100) according to Claim 2 , wherein determining (130) the one or more ambiguity sets around the one or more determined (120) transition probabilities includes: - Determining an ambiguity set around the one or more transition probabilities for each transition from the time delay determined for the first time point to a possible time delay at the second time point. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (120) der einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten umfasst: - Bestimmen einer Übergangswahrscheinlichkeit für einen Übergang von der für den ersten Zeitpunkt ermittelten Zeitverzögerung zu der für den zweiten Zeitpunkt ermittelten Zeitverzögerung umfasst.Method (100) according to any of the preceding claims, wherein determining (120) the one or more transition probabilities comprises: - Determining a transition probability for a transition from the time delay determined for the first time point to the time delay determined for the second time point. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (120) der einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten sowie das Bestimmen (130) der einen oder mehreren Ambiguitätsmengen um die einen oder mehreren bestimmten (120) Übergangswahrscheinlichkeiten rekursiv erfolgen und auf einen oder mehreren initialen Übergangswahrscheinlichkeiten für Übergänge von Zeitverzögerungen zu einem initialen Zeitpunkt in einem Betrieb des zeitverzögerten Systems zu Zeitverzögerungen zum auf den initialen Zeitpunkt unmittelbar folgenden Zeitpunkt basieren.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the determination (120) of the one or more transition probabilities and the determination (130) of the one or more ambiguity sets around the one or more determined (120) transition probabilities are performed recursively and are based on one or more initial transition probabilities for transitions from time delays at an initial time point in an operation of the time-delayed system to time delays wrestling to the point in time immediately following the initial point in time are based on. Verfahren (100) nach Anspruch 5, wobei die Übergangswahrscheinlichkeiten für jeweils einen Übergang von einer Zeitverzögerung zum initialen Zeitpunkt zu einer möglichen Zeitverzögerung an dem auf den initialen Zeitpunkt unmittelbar folgenden Zeitpunkt gleichverteilt sind.Procedure (100) according to Claim 5 , where the transition probabilities for each transition from a time delay at the initial time to a possible time delay at the time immediately following the initial time are equally distributed. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mögliche Zeitverzögerungen und/oder Zeitpunkte diskret sind, insbesondere wobei die einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten für Übergänge von Zeitverzögerungen zum ersten Zeitpunkt zu Zeitverzögerungen zum zweiten Zeitpunkt in einer Markov-Übergangsmatrix angeordnet sind.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein possible time delays and/or time points are discrete, in particular wherein the one or more transition probabilities for transitions from time delays at the first time point to time delays at the second time point are arranged in a Markov transition matrix. Verfahren (100) nach Anspruch 7, wenn abhängig von Anspruch 3, wobei die einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten für jeweils einen Übergang von der für den ersten Zeitpunkt ermittelten Zeitverzögerung zu einer möglichen Zeitverzögerung an dem zweiten Zeitpunkt ein Punkt in einem endlich-dimensionalen Vektorraum sind und die Ambiguitätsmenge für diese Übergangswahrscheinlichkeiten von einer Kugel um den Punkt mit einem Radius in einer endlich-dimensionalen Norm umfasst wird, wobei der Radius auf einem Konfidenzlevel und/oder einer Gesamtanzahl der für den ersten Zeitpunkt im unbestimmt zeitverzögerten System (40) ermittelten Zeitverzögerung basiert.Procedure (100) according to Claim 7 , if dependent on Claim 3 , wherein the one or more transition probabilities for each transition from the time delay determined for the first time to a possible time delay at the second time are a point in a finite-dimensional vector space and the ambiguity set for these transition probabilities is encompassed by a sphere around the point with a radius in a finite-dimensional norm, the radius being based on a confidence level and/or a total number of time delays determined for the first time in the indefinitely time-delayed system (40). Verfahren (100) nach Anspruch 8, wobei der Radius bei konstantem Konfidenzlevel und zunehmender Gesamtanzahl der für den ersten Zeitpunkt im unbestimmt zeitverzögerten System ermittelten Zeitverzögerung abnimmt.Procedure (100) according to Claim 8 , where the radius decreases with a constant confidence level and an increasing total number of time delays determined for the first time point in the indefinitely time-delayed system. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: - Anpassen (140) des Reglers (10) und/oder des Beobachters (11) basierend auf der bestimmten (120) einen oder mehreren Übergangswahrscheinlichkeiten und/oder auf den bestimmten (130) einen oder mehreren Ambiguitätsmengen.Method (100) according to any of the preceding claims, comprising: - Adjusting (140) the controller (10) and/or the observer (11) based on the determined (120) one or more transition probabilities and/or on the determined (130) one or more ambiguity sets. Verfahren (100) nach Anspruch 10, umfassend: - Senden (141), insbesondere via die erste Kommunikationsschnittstelle, eines Updates an das unbestimmt zeitverzögerte System, umfassend den angepassten (140) Regler und/oder den angepassten (140) Beobachter, insbesondere wobei das Update derart konfiguriert ist, dass der Regler (10) und/oder der Beobachter (11) durch den angepassten (140) Regler und/oder den angepassten (140) Beobachter ersetzt werden.Procedure (100) according to Claim 10 , comprising: - Sending (141), in particular via the first communication interface, an update to the indefinitely time-delayed system, comprising the adapted (140) controller and/or the adapted (140) observer, in particular wherein the update is configured such that the controller (10) and/or the observer (11) are replaced by the adapted (140) controller and/or the adapted (140) observer. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (100) in einer Recheneinheit (50) außerhalb des unbestimmt zeitverzögerten Systems (40), insbesondere in einer Cloud ausgeführt wird.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the method (100) is executed in a computing unit (50) outside the indefinitely time-delayed system (40), in particular in a cloud. Regler (10) und/oder Beobachter (11), dafür konfiguriert ein technisches System (20) zu regeln, wobei der Regler (10) und/oder der Beobachter (11) zumindest teilweise über ein Kommunikationsnetzwerk (30) mit dem zu regelnden technischen System (20) kommunizieren, der Regler (10) und/oder der Beobachter (11) umfassend: - eine zweite Kommunikationsschnittstelle, um Information an eine Recheneinheit (50), insbesondere an eine Recheneinheit (50) außerhalb eines unbestimmt zeitverzögerten Systems (40) umfassend den Regler (10) und/oder den Beobachter (11), zu senden, aus der eine Zeitverzögerung für einen ersten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System (40) und eine Zeitverzögerung für einen zweiten Zeitpunkt für das unbestimmt zeitverzögerte System (40) ermittelt werden können, wobei der zweite Zeitpunkt später als der erste Zeitpunkt ist; wobei die zweite Kommunikationsschnittstelle weiterhin dafür ausgelegt ist, ein Update von der Recheneinheit (50) zu erhalten, wobei das Update einen angepassten (140) Regler und/oder einen angepassten (140) Beobachter umfasst; wobei der Regler (10) und/oder der Beobachter (11) dafür ausgelegt sind, das Update zu implementieren.Controller (10) and/or observer (11), configured to control a technical system (20), wherein the controller (10) and/or the observer (11) communicate at least partially with the technical system (20) to be controlled via a communication network (30), the controller (10) and/or the observer (11) comprising: - a second communication interface for sending information to a computing unit (50), in particular to a computing unit (50) outside an indefinitely time-delayed system (40) comprising the controller (10) and/or the observer (11), from which a time delay for a first time point for the indefinitely time-delayed system (40) and a time delay for a second time point for the indefinitely time-delayed system (40) can be determined, wherein the second time point is later than the first time point; wherein the second communication interface is further configured to receive an update from the computing unit (50), wherein the update includes a customized (140) controller and/or a customized (140) observer; where the controller (10) and/or the observer (11) are configured to implement the update. Unbestimmt zeitverzögertes System (40) umfassend: - den Regler (10) und/oder den Beobachter (11) nach Anspruch 13; - ein zu regelndes technisches System (20); - ein Kommunikationsnetzwerk (30); wobei der Regler (10) und/oder der Beobachter (11) zumindest teilweise über das Kommunikationsnetzwerk (30) mit dem zu regelnden technischen System (20) kommunizieren.indefinitely time-delayed system (40) comprising: - the controller (10) and/or the observer (11) according to Claim 13 ; - a technical system to be controlled (20); - a communication network (30); wherein the controller (10) and/or the observer (11) communicate at least partially with the technical system to be controlled (20) via the communication network (30). Recheneinheit (50), dafür ausgelegt, das computer-implementierte Verfahren (100) für eine robuste adaptive Regelung und/oder einen robusten adaptiven Beobachter eines unbestimmt zeitverzögerten Systems (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12 auszuführen, die Recheneinheit (50) umfassend: - eine erste Kommunikationsschnittstelle.Computing unit (50), designed to implement the computer-implemented method (100) for robust adaptive control and/or a robust adaptive observer of an indefinitely time-delayed system (40) according to one of the preceding Claims 1 until 12 to execute, comprising the computing unit (50): - a first communication interface.
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