Zeitoptimale Steuerung für Kettenintegrator-Systeme höherer Ordnung mit vollständigen Zustandsbeschränkungen und beliebigen Endzuständen (Teil I, erweiterte Version)

Diese Arbeit entwickelt ein neuartiges Notationssystem und einen theoretischen Rahmen, der die Schaltfläche für Probleme höherer Ordnung in Form von Schaltgesetzen bereitstellt. Durch die Ableitung von Eigenschaften der Schaltgesetze in Bezug auf Vorzeichen und Dimension wird in dieser Arbeit eine eindeutige Bedingung für die zeitoptimale Steuerung vorgeschlagen. Basierend auf der entwickelten Theorie wird eine Trajektorienplanungsmethode namens Manifold-Intercept-Methode (MIM) entwickelt, die zeitoptimale Ruckbegrenzte Trajektorien mit vollständigen Zustandsbeschränkungen planen kann und auch nahezu optimale nicht-flatternde Trajektorien höherer Ordnung mit vernachlässigbar geringer zusätzlicher Bewegungszeit im Vergleich zu optimalen Profilen planen kann.