Dissertation „Agentic Control“  

Entwicklung einer adaptiven, agentenbasierten Regelungsmethodik für komplexe mechatronische Antriebssysteme in der Medizintechnik

Moderne Regelungstechnik bemüht Vorwissen in Form von mathematischen Modellen, um das relevante Systemverhalten der Regelstrecke abzubilden. Auf dieser Grundlage lassen sich sogenannte modellbasierte Regelungsmethoden anwenden, welche aufgrund des Modellwissens die Leistungsfähigkeit des Regelungssystems wesentlich verbessern. Die Art und der Umfang des hierzu benötigten Modells wirkt direkt auf die Leistungsfähigkeit und die Komplexität des Reglers aus, womit die Wahl des mathematischen Verhaltensmodells für den Reglerentwurf entscheidend ist. Neben der benötigten hohen Expertise eines Regelungstechnikers erfordert dieser Regelungsentwurf vor allem eine typisch aufwändige mathematische Modellbildung und Kalibrierung.

Im Rahmen dieser Dissertation soll gegenüber dem klassischen Entwurf eines modellbasierten Reglers ein neuer Ansatz erforscht werden. Anstatt der typisch sehr aufwendigen Vorarbeiten für Modellbildung, Versuche und Regelungsentwurf, sollen intelligente Ansätze bemüht werden, um das Modell und den Regler kontinuierlich über den Lebenszyklus des Regelungssystems zu adaptieren. Mittels verfügbarer Messdaten soll das Systemverhalten erlernt und der Regler entsprechend adaptiert werden. Dies entspricht einem „Agenten-basierten“ Ansatz, wo Agenten intelligenten und modellbasierten Teilsystemen entsprechen und mit der Umgebung (der Regelstrecke) interagieren. Initiierte (neue) Bewegungen liefern über Messdaten (neue) Einblicke in das System, welche zur Verbesserung des Regelsystems herangezogen werden können. Initiale Versuche zum Vortrainieren werden typischerweise in einer virtuellen, simulierten Systemumgebungen durchgeführt.

Dieser neue „agentische“ Regelungsansatz soll anhand eines industriellen Angiographie-Systems erforscht, prototypisch umgesetzt und evaluiert werden. Für dieses System wird parallel in einer weiteren Dissertation ein klassischer Mehrgrößenregler entworfen und steht zum Vergleich der Regelungsansätze zur Verfügung. In dieser Arbeit ist das System durch den Einsatz von industriellen Standardreglern (achsspezifische PID Reglermodule) „konservativ“ (moderate Bewegungen) betriebsfähig. Paralleles Lernen des Systemverhaltens und der vorherrschenden Abhängigkeiten zwischen den Achsen soll eine robuste Adaption der Regelungsparameter der Standardregler erlauben, um stetig die Leistungsfähigkeit des Angiographie-Systems kontinuierlich zu steigern.