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2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

3. Differentialgeometrische Begriffe

verfasst von : Klaus Röbenack

Erschienen in: Nichtlineare Regelungssysteme

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Dieses Kapitel vermittelt Begriffe und Konzepte der Differentialgeometrie, welche für regelungstechnische Belange von besonderem Interesse sind. Dabei wird großer Wert auf eine für Ingenieure verständliche Darstellung gelegt. Das Kapitel orientiert sich hinsichtliche seiner Struktur an [Isi95, Kap. 1] und [Jak01]. Darüber hinaus wurde ein Abschnitt über Differentialformen angefügt.

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Fußnoten
1
Ein Diagramm stellt die Verkettung von Abbildungen bzw. Operationen grafisch durch Pfeile dar. Ein Diagramm kommutiert, wenn auf verschiedenen Wegen in Pfeilrichtung die zugehörigen Verknüpfungen von Abbildung zum gleichen Ergebnis führen.
 
2
Die Menge der k-Formen bildet einerseits einen reellen Vektorraum, der aufgrund der funktionswertigen Koeffizienten für k ∈ {0, …, n} unendlichdimensional ist. Für die nachfolgenden Dimensionsangaben betrachten wir die k-Formen als Vektorraum über den meromorphen Funktionen. Das bedeutet, dass die Koeffizientenfunktionen mit Ausnahme von isolierten Singularitäten analytisch sind.
 
Literatur
[AF01]
Zurück zum Zitat Agricola, I. und T. Friedrich: Global Analysis: Differentialformen in Analysis, Geometrie und Physik. Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden, 2001.CrossRef Agricola, I. und T. Friedrich: Global Analysis: Differentialformen in Analysis, Geometrie und Physik. Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden, 2001.CrossRef
[AP90]
Zurück zum Zitat Arrowsmith, D. K. und C. M. Place: An Introduction to Dynamical Systems. Cambridge University Press, Cambridge, 1990.MATH Arrowsmith, D. K. und C. M. Place: An Introduction to Dynamical Systems. Cambridge University Press, Cambridge, 1990.MATH
[Arn89]
Zurück zum Zitat Arnold, V. I.: Mathemaical Methods of Classical Mechanics. Springer, New York, 2. Auflage, 1989.CrossRef Arnold, V. I.: Mathemaical Methods of Classical Mechanics. Springer, New York, 2. Auflage, 1989.CrossRef
[Bär06]
Zurück zum Zitat Bärwolff, G.: Höhere Mathematik. Spektrum Akad. Verlag, 2. Auflage, 2006.MATH Bärwolff, G.: Höhere Mathematik. Spektrum Akad. Verlag, 2. Auflage, 2006.MATH
[CMP07]
Zurück zum Zitat Conte, G., C. H. Moog und A. M. Perdon: Algebraic Methods for Nonlinear Control Systems. Springer-Verlag, London, 2. Auflage, 2007.CrossRef Conte, G., C. H. Moog und A. M. Perdon: Algebraic Methods for Nonlinear Control Systems. Springer-Verlag, London, 2. Auflage, 2007.CrossRef
[DBE85]
Zurück zum Zitat Dayawansa, W., W. M. Boothby und D. L. Elliott: Global state and feedback equivalence of nonlinear systems. Systems & Control Letters, 6:229–234, 1985.MathSciNetCrossRef Dayawansa, W., W. M. Boothby und D. L. Elliott: Global state and feedback equivalence of nonlinear systems. Systems & Control Letters, 6:229–234, 1985.MathSciNetCrossRef
[DSEJ13]
Zurück zum Zitat Duerr, H. B., M. S. Stanković, C. Ebenbauer und K. H. Johansson: Lie bracket approximation of extremum seeking systems. Automatica, 49 (6):1538–1552, 2013.MathSciNetCrossRef Duerr, H. B., M. S. Stanković, C. Ebenbauer und K. H. Johansson: Lie bracket approximation of extremum seeking systems. Automatica, 49 (6):1538–1552, 2013.MathSciNetCrossRef
[Dul99]
Zurück zum Zitat Duleba, I.: On use of Campbell-Baker-Hausdorff-Dynkin formulas in nonholonomicmotion planning. In: Proc. of the First Workshop on Robot Motion and Control (RoMoCo ’99), Seiten 177–182, Kiekrz, Poland, 1999. Duleba, I.: On use of Campbell-Baker-Hausdorff-Dynkin formulas in nonholonomicmotion planning. In: Proc. of the First Workshop on Robot Motion and Control (RoMoCo ’99), Seiten 177–182, Kiekrz, Poland, 1999.
[GH83]
Zurück zum Zitat Guckenheimer, J. und P. Holmes: Nonlinear Oscillations, Dynamical Systems, and Bifurcations of Vector Fields. Springer-Verlag, New York, 1983.CrossRef Guckenheimer, J. und P. Holmes: Nonlinear Oscillations, Dynamical Systems, and Bifurcations of Vector Fields. Springer-Verlag, New York, 1983.CrossRef
[Grö67]
Zurück zum Zitat Gröbner, W.: Die Lie-Reihen und ihre Anwendung. Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin, 1967.MATH Gröbner, W.: Die Lie-Reihen und ihre Anwendung. Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin, 1967.MATH
[GW08]
Zurück zum Zitat Griewank, A. und A. Walther: Evaluating Derivatives: Principles and Techniques of Algorithmic Differentiation. SIAM, Philadelphia, 2. Auflage, 2008. Griewank, A. und A. Walther: Evaluating Derivatives: Principles and Techniques of Algorithmic Differentiation. SIAM, Philadelphia, 2. Auflage, 2008.
[Hes99]
Zurück zum Zitat Hestenes, D.: New foundations for classical mechanics. Kluwer, New York, 2. Auflage, 1999.MATH Hestenes, D.: New foundations for classical mechanics. Kluwer, New York, 2. Auflage, 1999.MATH
[HN91]
Zurück zum Zitat Hilgert, J. und K. H. Neeb: Lie-Gruppen und Lie-Algebren. Vieweg, Wiesbaden, 1991.CrossRef Hilgert, J. und K. H. Neeb: Lie-Gruppen und Lie-Algebren. Vieweg, Wiesbaden, 1991.CrossRef
[HSS09]
Zurück zum Zitat Holm, D. D., T. Schmah und C. Stoica: Geometric Mechanicas and Symmetry: From Finite to Infinite Dimensions. Oxford University Press, 2009. Holm, D. D., T. Schmah und C. Stoica: Geometric Mechanicas and Symmetry: From Finite to Infinite Dimensions. Oxford University Press, 2009.
[Ish01]
Zurück zum Zitat Isham, C. J.: Modern Differential Geometry for Physicists. World Scientific, 2. Auflage, 2001. Isham, C. J.: Modern Differential Geometry for Physicists. World Scientific, 2. Auflage, 2001.
[Isi95]
Zurück zum Zitat Isidori, A.: Nonlinear Control Systems: An Introduction. Springer-Verlag, London, 3. Auflage, 1995.CrossRef Isidori, A.: Nonlinear Control Systems: An Introduction. Springer-Verlag, London, 3. Auflage, 1995.CrossRef
[Jak01]
Zurück zum Zitat Jakubczyk, B.: Introduction to Geometric Nonlinear Control; Controllability and Lie Brackets. Lectures given at the Summer School on Mathematical Control Theory, Trieste, September 2001. Jakubczyk, B.: Introduction to Geometric Nonlinear Control; Controllability and Lie Brackets. Lectures given at the Summer School on Mathematical Control Theory, Trieste, September 2001.
[Jän05]
Zurück zum Zitat Jänich, K.: Vektoranalysis. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 5. Auflage, 2005.MATH Jänich, K.: Vektoranalysis. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 5. Auflage, 2005.MATH
[KB00]
Zurück zum Zitat Kwatny, H. G. und G. L. Blankenship: Nonlinear Control and Analytical Mechanics: A Computational Approach. Birkhäuser, Boston, 2000.CrossRef Kwatny, H. G. und G. L. Blankenship: Nonlinear Control and Analytical Mechanics: A Computational Approach. Birkhäuser, Boston, 2000.CrossRef
[Kna12]
Zurück zum Zitat Knauf, A.: Mathematische Physik: Klassische Mechanik. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2012.CrossRef Knauf, A.: Mathematische Physik: Klassische Mechanik. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2012.CrossRef
[Kre85]
Zurück zum Zitat Krener, A. J.: (Adf, g) (adf, g) and locally (adf, g) invariant and controllability distributions. SIAM J. Control and Optimization, 23(4):523–524, 1985.MathSciNetCrossRef Krener, A. J.: (Adf, g) (adf, g) and locally (adf, g) invariant and controllability distributions. SIAM J. Control and Optimization, 23(4):523–524, 1985.MathSciNetCrossRef
[KSN99]
Zurück zum Zitat Kugi, A., K. Schlacher und R. Novaki: Symbolic Computation for the Analysis and Synthesis of Nonlinear Control Systems. In: Konrad, A. und C. A. Brebbia (Herausgeber): Software for Electrical Engineering, Analysis and Design IV, Band 2 der Reihe Software Studies, Seiten 255–264. WIT-Press, Southampton, 1999. Kugi, A., K. Schlacher und R. Novaki: Symbolic Computation for the Analysis and Synthesis of Nonlinear Control Systems. In: Konrad, A. und C. A. Brebbia (Herausgeber): Software for Electrical Engineering, Analysis and Design IV, Band 2 der Reihe Software Studies, Seiten 255–264. WIT-Press, Southampton, 1999.
[KvW07]
Zurück zum Zitat Kerner, H. und W. von Wahl: Mathematik für Physiker. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2. Auflage, 2007.CrossRef Kerner, H. und W. von Wahl: Mathematik für Physiker. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2. Auflage, 2007.CrossRef
[KŽO99]
Zurück zum Zitat Kumar, V., M. Žefran und J. P. Ostrowski: Motion planning and control of robots. In: Nof, S. Y. [Nof99], Kapitel 15, Seiten 295–315. Kumar, V., M. Žefran und J. P. Ostrowski: Motion planning and control of robots. In: Nof, S. Y. [Nof99], Kapitel 15, Seiten 295–315.
[Lee06]
Zurück zum Zitat Lee, J. M.: Introduction to Smooth Manifolds, Band 218 der Reihe Graduate Texts in Mathematics. Springer, New York, 2006. Lee, J. M.: Introduction to Smooth Manifolds, Band 218 der Reihe Graduate Texts in Mathematics. Springer, New York, 2006.
[LS93]
Zurück zum Zitat Lafferriere, G. und H. J. Sussmann: A Differential Geometric Approach to Motion Planning. In: Li, Zexiang und J.F. Canny (Herausgeber): Nonholonomic Motion Planning, Band 192 der Reihe The Springer International Series in Engineering and Computer Science, Seiten 235–270. Springer, 1993. Lafferriere, G. und H. J. Sussmann: A Differential Geometric Approach to Motion Planning. In: Li, Zexiang und J.F. Canny (Herausgeber): Nonholonomic Motion Planning, Band 192 der Reihe The Springer International Series in Engineering and Computer Science, Seiten 235–270. Springer, 1993.
[Lun97]
Zurück zum Zitat Lunze, J.: Regelungstechnik 2, Mehrgrößensysteme, Digitale Regelung. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 4. Auflage, 1997.MATH Lunze, J.: Regelungstechnik 2, Mehrgrößensysteme, Digitale Regelung. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 4. Auflage, 1997.MATH
[LWJ95]
Zurück zum Zitat Lemmen, M., T. Wey und M. Jelali: NSAS – ein Computer-Algebra-Packet zur Analyse und Synthese nichtlinearer Systeme. Forschungsbericht Nr. 20/95, Gerhard-Mercator- Universität-GH Duisburg, Meß-, Steuer- und Regelungstechnik, 1995. Lemmen, M., T. Wey und M. Jelali: NSAS – ein Computer-Algebra-Packet zur Analyse und Synthese nichtlinearer Systeme. Forschungsbericht Nr. 20/95, Gerhard-Mercator- Universität-GH Duisburg, Meß-, Steuer- und Regelungstechnik, 1995.
[Mag54]
Zurück zum Zitat Magnus, W.: On the Exponential Solution of Diferential Equations for a Linear Operator. Communications on Pure and Applied Mathematics, VII:649–673, 1954.MathSciNetCrossRef Magnus, W.: On the Exponential Solution of Diferential Equations for a Linear Operator. Communications on Pure and Applied Mathematics, VII:649–673, 1954.MathSciNetCrossRef
[MR01]
Zurück zum Zitat Marsden, J. E. und T. S. Ratiu: Einführung in die Mechanik und Symmetrie: Eine grundlegende Darstellung klassischer mechanischer Systeme. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2001.CrossRef Marsden, J. E. und T. S. Ratiu: Einführung in die Mechanik und Symmetrie: Eine grundlegende Darstellung klassischer mechanischer Systeme. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2001.CrossRef
[Nof99]
Zurück zum Zitat Nof, S. Y. (Herausgeber): Handbook of Industrial Robotics. John Wiley & Sons, New York, 2. Auflage, 1999.CrossRef Nof, S. Y. (Herausgeber): Handbook of Industrial Robotics. John Wiley & Sons, New York, 2. Auflage, 1999.CrossRef
[Nol04b]
Zurück zum Zitat Nolting, W.: Grundkurs Theoretische Physik 2, Analytische Mechanik. Springer-Verlag, Berlin, 4. Auflage, 2004. Nolting, W.: Grundkurs Theoretische Physik 2, Analytische Mechanik. Springer-Verlag, Berlin, 4. Auflage, 2004.
[Olo04]
Zurück zum Zitat Oloff, R.: Geometrie der Raumzeit. Vieweg Verlag, Wiesbaden, 3. Auflage, 2004.CrossRef Oloff, R.: Geometrie der Raumzeit. Vieweg Verlag, Wiesbaden, 3. Auflage, 2004.CrossRef
[Olv93]
Zurück zum Zitat Olver, P. J.: Application of Lie Groups to Differential Equations. Springer-Verlag, 2. Auflage, 1993. Olver, P. J.: Application of Lie Groups to Differential Equations. Springer-Verlag, 2. Auflage, 1993.
[PGB94]
Zurück zum Zitat Polyakov, V., R. Ghanadan und G. L. Blankenship: Symbolic Numerical Computational Tools for Nonlinear and Adaptive Control. In: Proc. IEEE/IFAC Joint Symposium on Computer- Aided Control System Design, Seiten 117–122, Tucson, Arizona, 1994. Polyakov, V., R. Ghanadan und G. L. Blankenship: Symbolic Numerical Computational Tools for Nonlinear and Adaptive Control. In: Proc. IEEE/IFAC Joint Symposium on Computer- Aided Control System Design, Seiten 117–122, Tucson, Arizona, 1994.
[Röb05]
Zurück zum Zitat Röbenack, K.: Computation of Lie Derivatives of Tensor Fields Required for Nonlinear Controller and Observer Design Employing Automatic Differentiation. Proc. in Applied Mathematics and Mechanics, 5(1):181–184, 2005.CrossRef Röbenack, K.: Computation of Lie Derivatives of Tensor Fields Required for Nonlinear Controller and Observer Design Employing Automatic Differentiation. Proc. in Applied Mathematics and Mechanics, 5(1):181–184, 2005.CrossRef
[Röb08]
Zurück zum Zitat Röbenack, K.: Computation of multiple Lie derivatives by algorithmic differentiation. J. of Computational and Applied Mathematics, 213(2):454–464, 2008.MathSciNetCrossRef Röbenack, K.: Computation of multiple Lie derivatives by algorithmic differentiation. J. of Computational and Applied Mathematics, 213(2):454–464, 2008.MathSciNetCrossRef
[Röb10]
Zurück zum Zitat Röbenack, K.: Computation of mixed Lie derivatives in nonlinear control. Proc. in Applied Mathematics and Mechanics, 10(1):627–628, Dezember 2010.CrossRef Röbenack, K.: Computation of mixed Lie derivatives in nonlinear control. Proc. in Applied Mathematics and Mechanics, 10(1):627–628, Dezember 2010.CrossRef
[RR00]
Zurück zum Zitat Röbenack, K. und K. J. Reinschke: Reglerentwurf mit Hilfe des Automatischen Differenzierens. Automatisierungstechnik, 48(2):60–66, Februar 2000. Röbenack, K. und K. J. Reinschke: Reglerentwurf mit Hilfe des Automatischen Differenzierens. Automatisierungstechnik, 48(2):60–66, Februar 2000.
[RZ95]
Zurück zum Zitat Rothfuss, R. und M. Zeitz: Einführung in die Analyse nichtlinearer Systeme. In: Engell, S. (Herausgeber): Entwurf nichtlinearer Regelungen, Seiten 3–22. Oldenbourg-Verlag, München, 1995. Rothfuss, R. und M. Zeitz: Einführung in die Analyse nichtlinearer Systeme. In: Engell, S. (Herausgeber): Entwurf nichtlinearer Regelungen, Seiten 3–22. Oldenbourg-Verlag, München, 1995.
[Sas99]
Zurück zum Zitat Sastry, S.: Nonlinear systems: Analysis, Stability, and Control. Springer-Verlag, New York, 1999.CrossRef Sastry, S.: Nonlinear systems: Analysis, Stability, and Control. Springer-Verlag, New York, 1999.CrossRef
[SL91]
Zurück zum Zitat Sussmann, H. J. und W. Liu: Limits of highly oscillatory controls and the approximation of general paths by admissible trajectories. In: Proc. of the 30th IEEE Conference on Decision and Control, Band 1, Seiten 437–442, Dezember 1991. Sussmann, H. J. und W. Liu: Limits of highly oscillatory controls and the approximation of general paths by admissible trajectories. In: Proc. of the 30th IEEE Conference on Decision and Control, Band 1, Seiten 437–442, Dezember 1991.
[SL93]
Zurück zum Zitat Sussmann, H. J. und W. Liu: Lie Bracket Extensions and Averaging: The Single-Bracket Case. In: Li, Z. und J. Canny (Herausgeber): Nonholonomic Motion Planing, Seiten 109–148. Kluwer, Boston, 1993.CrossRef Sussmann, H. J. und W. Liu: Lie Bracket Extensions and Averaging: The Single-Bracket Case. In: Li, Z. und J. Canny (Herausgeber): Nonholonomic Motion Planing, Seiten 109–148. Kluwer, Boston, 1993.CrossRef
[Son98]
Zurück zum Zitat Sontag, E. D.: Mathematical Control Theory, Band 6 der Reihe Texts in Applied Mathematics. Springer-Verlag, 2. Auflage, 1998.CrossRef Sontag, E. D.: Mathematical Control Theory, Band 6 der Reihe Texts in Applied Mathematics. Springer-Verlag, 2. Auflage, 1998.CrossRef
[Suz77]
Zurück zum Zitat Suzuki, M.: On the Convergence of Exponential Operators – the Zasenhaus Formula, BCH Formula and Systematic Approximants. Communications in Mathematical Physics, 57:193– 200, 1977.MathSciNetCrossRef Suzuki, M.: On the Convergence of Exponential Operators – the Zasenhaus Formula, BCH Formula and Systematic Approximants. Communications in Mathematical Physics, 57:193– 200, 1977.MathSciNetCrossRef
[Tas15]
Zurück zum Zitat Taschner: Anwendungsorientierte Mathematik für ingenieurwissenschaftliche Fachrichtungen. Band 3: Geometrie und Räume von Funktionen. Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, München, 2015. Taschner: Anwendungsorientierte Mathematik für ingenieurwissenschaftliche Fachrichtungen. Band 3: Geometrie und Räume von Funktionen. Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, München, 2015.
[Var84]
Zurück zum Zitat Varadarajan, V. S.: Lie Groups, Lie Algebras, and Their Representation. Springer-Verlag, 1984. Varadarajan, V. S.: Lie Groups, Lie Algebras, and Their Representation. Springer-Verlag, 1984.
[Zei13]
Zurück zum Zitat Zeidler, E. (Herausgeber): Springer-Handbuch der Mathematik IV. Springer Spektrum, Wiesbaden, 2013.MATH Zeidler, E. (Herausgeber): Springer-Handbuch der Mathematik IV. Springer Spektrum, Wiesbaden, 2013.MATH
Metadaten
Titel
Differentialgeometrische Begriffe
verfasst von
Klaus Röbenack
Copyright-Jahr
2017
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-44091-9_3

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