Kolloquium Automatisierungstechnik (144 000)
Übersicht SS 2004
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Ing. Tobias Kleinert (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Eine Simulationsumgebung für Simulated-Moving-Bed Prozesse in Matlab/Simulink
Simulated-Moving-Bed (SMB) Prozesse realisieren die kontinuierliche chromatographische Stofftrennung durch die getaktete Bewegung der Zu- und Abflüsse an einem Ring von Trennsäulen. Die Prozesse werden zur präparativen Trennung von Stoffgemischen in zwei Fraktionen genutzt.Durch das Wirkprinzip ergibt sich ein komplexes Anlagenverhalten,das mit Hilfe von Simulationen auf der Basis physikalischerModelle analysiert werden kann. Um die Wirkungszusammenhängein SMB-Prozessen zu untersuchen und Ansätze zur Modellreduzierung, Zustandsbeobachtung und Regelung zu validieren, wurde eine SMB-Anlagensimulation in Matlab/Simulink implementiert, die zu der CSep-Toolbox zusammengefasst wurde. Im Rahmen des Vortrags wird das SMB-Prinzip und die physikalischeModellierung kurz vorgestellt. Darauf aufbauend wird die Grundideefür den Ablauf einer Simulation und die Implementierung erläutert.Der Aufbau der Toolbox wird dargestellt und es werden Beispiel-Simulationen gezeigt.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand.-ing. Thomas Drescher (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Validierung eines Wellenfrontmodells für Simulated-Moving-Bed Prozesse
Chromatographische Simulated-Moving-Bed (SMB) Prozesse werden in der chemischen Industrie zur Trennung von Zweistoffgemischen eingesetzt. Charakteristische Maße zur Beschreibung von SMB Prozessen sind die vier Wellenfronten der Konzentrationsprofile. Zur Regelung ist die Kenntnis über die Form, Position und Bewegung der Wellenfronten sowie deren dynamische Veränderung unter dem Einfluss der Stellgrößen erforderlich. Im Rahmen der vorgestellten Arbeit wird ausgehend vom autonomen Wellenfrontmodell eine Modellerweiterung vorgestellt, die das Eingangs/Ausgangsverhalten der Wellenfronten beschreibt. Die theoretisch bestimmten Modellparamter werden mit aus Simulationen gewonnen Werten verglichen und die Ergebnisse diskutiert.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand.-ing. Jie Sun (Maschinenbau/Studienarbeit) sprach über das Thema:
Modellierung, Identifikation und Simulation einer Warmwasserbereitstellungsanlage
Zur Regelung einer Warmwasserbereitstellungsanlage soll ein mathematisches Modell aufgestellt und in MATLAB/Simulink implementiert werden. Für die Systemidentifikation muss zunächst die Konfiguration der SPS (S7-300) durchgeführt werden, damit die CPU die Messdaten der Sensoren auslesen und Aktor steuern kann. Mit den identifizierten Parametern kann das Simulinkmodell zur Simulation des realen Anlagenverhaltens angepasst werden. Die Ergebnisse der Modellierung und Identifiktion sowie Simulationsstudien werden vorgstellt.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Prof. Dr.-Ing. ChangHyok Yun (Alexander von Humboldt research fellow,University of Science, Pyongyang, DPR Korea) sprach über das Thema:
Robust stability of uncertain systems with multiple time-varying delays
There are so many results for stability test of time delay systems. Multiple and time-varying delays are risen in many networked control systems but more challengeable in stability research. This presentation addresses the comparison techniques for integral inequality, which give general framework to the stability research of complex systems but are usually known to lead to conservative conditions.It is shown that conservatism may be much improved by using a comparison theorem for system of integral inequalities rather than Bellman-Gronwall s lemma for scalar inequality. Stability conditions independent of delay as well as dependent of delay are presented and reduction of conservatism is illustrated by some examples. The conditions are easy to test.Further reduction of conservatism by optimal scaling is also discussed.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dr.-Ing. Gerwald Lichtenberg (TU Hamburg-Harburg) sprach über das Thema:
Modellierung und Diagnose quantisierter Systeme mit Erhaltungsgrössen
Bei quantisierten Systemen können - ebenso wie bei rein wertekontinuierlichen Systemen - Erhaltungsgrößen auftreten, allerdings nehmen diese aufgrund der Quantisierung nur diskrete Werte an. Mit bekannten Methoden können qualitative Modelle dieser quantisierten Systeme in Form nichtdeterministischer Automaten abgeleitet werden. Es ist nun möglich, hinreichende und notwendige Bedingungen für die Existenzvon Erhaltungsgrössen der quantisierten Systeme anhand ihrer qualitativen Modelle anzugegeben. Beschreibt man das qualitative Modell mit Hilfe des boolschen Differentialkalküls, so kann man mathematische Zusammenhänge finden, die den Hamilton- und Lagrangegleichungen für kontinuierliche Systeme mit Erhaltungsgrössen ähnlich sind. Anhand eines einfachen Beispiels wird der Nutzender so gefundenen Erhaltungsgrössen für die Prozessdiagnose dargestellt.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Nadine Stegmann (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Untersuchung der Drehzahl- und Leistungsregelung von Kraftwerken am elektrischen Netz
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Ing. Gültekin Erdem (ETH Zürich, Automatic Control Laboratory) sprach über das Thema:
On-line optimization based feedback control of simulated moving bed
chromatographic units
Simulated moving bed chromatography (SMB) has become the state of art separation technology in pharmaceutical and fine chemical industries where complex separation tasks are faced on daily bases. On the other hand, optimal operation of SMB units is still an open issue due to absence of proper feedback control schemes. This work proposes an on-line optimization based feedback control strategy in order to address the major difficulties in the optimal operation of SMBs. A significant feature of the developed SMB control concept is that it requires only the average packing characteristic of the SMB unit and the knowledge of the linear adsorption isotherm regardless of the type of isotherm characterizing the mixture to be separated. Therefore, it removes the necessity of detailed characterization of the columns and the separation system under consideration.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Ing. Gernot Schullerus (SEW-EURODRIVE GmbH & Co, Bruchsal) sprach über das Thema:
Identifikation und Diagnose zeitbewerteter ereignisdiskreter Systeme
Ein Modell ist für den Automatisierungstechniker ein Abbild eines technischen Prozesses, welches dessen Verhalten mit einem bestimmten Abstraktionsgrad so beschreibt, dass mit Hilfe dieses Modells eine vorgegebene Aufgabe, z.B. eine Analyse oder Vorhersage des Systemverhaltens, der Entwurf einer Regelung oder Steuerung oder die Diagnose des Prozesses, durchgeführt werden kann.Der Abstraktionsgrad bei der Modellbildung wird dabei so gewählt, dass das Verhalten der relevanten Größen adäquat durch das Modell wiedergegeben wird. So ist es in einer Fertigungsanlage für den Anlagenbediener häufig unerheblich, den genauen physikalischen Zustand der Maschinen oder Werkstücke zu kennen, es ist vielmehr wichtig zu wissen, welchen Bearbeitungsschritt ein Werkstück gerade durchläuft, ob eine Maschine frei oder belegt ist usw. In einem solchen Fall ist eine Modellierung des Prozesses als ereignisdiskretes System zweckmäßig, wobei sich das Systemverhalten in einer Folge diskreter Zustände bzw. in einer Folge diskreter Ereignisse, die mit Zustandsübergängen einhergehen, äußert. Zur vollständigen Beschreibung des Systemverhaltens benötigt man ein Modell, das die Folge der Ereignisse und die Zeitpunkte ihres Auftretens beschreibt.In diesem Vortrag wird ein neues Verfahren zur Modellbildung für solche zeitbewertete ereignisdiskrete Systeme vorgestellt. Dabei wird das System unter Verwendung von Vorwissen als Synchronisationsgraph, eine spezielle Klasse von Petri-Netzen, modelliert und die Zeitbewertungen der Stellen als Parameter des Modells durch Identifikation ermittelt. Neben der Vorstellung der Methodik zur Schätzung der Parameter selbst wird der Einfluss von Messrauschen auf das Schätzergebnis untersucht und ein Verfahren zur Erzeugung geeigneter Anregungssignale für die Identifikation vorgestellt. Schließlich wird in dem Vortrag gezeigt, wie das entwickelte Identifikationsverfahren zur Diagnose zeitbewerteter ereignisdiskreter Systeme genutzt werden kann. Das Prinzip und die Leistungsfähigkeit des vorgestellten Identifikationsverfahrens wird anhand der Identifikation des Modells für ein Labormodell einer Fertigungsanlage veranschaulicht.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Ing. Jochen Till (Universität Dortmund, Lehrstuhl für Anlagensteuerungstechnik) sprach über das Thema:
Angewandte Optimierung hybrider Systeme: Eine empirische Analyse der Komplexität
Hybride Systeme sind durch die Wechselwirkung von kontinuierlichen und diskreten Freiheitsgraden sowie durch eine schaltende Dynamik gekennzeichnet. Insbesondere durch die diskreten Anteile wächst der Lösungsaufwand (Komplexität) für den Steuerungsentwurf drastisch mit der Problemgröße an. Für die meisten bekannten Methoden werden daher nur Anwendungsbeispiele relativ kleiner Größe gezeigt.In diesem Vortrag werden die Grenzen der Anwendbarkeit von MILP-basierten Methoden untersucht und die Teile des Problems, welche den größten Anteil an der Komplexität haben identifiziert.Die Untersuchung wird exemplarisch für einen bekannten Ansatz für die optimale Steuerung von hybriden Sytemen angewendet, bei dem die Steuerungsaufgabe in ein lineares gemischt-ganzzahliges Optimierungsproblem (MILP) transformiert wird. Der Einfluss der verschiedenen Maße der Problemgröße auf den Lösungsaufwand wird zunächst theoretisch betrachtet, dann empirisch bzw. experimentell anhand eines skalierbaren Beispielssystems analysiert.Die Ergebnisse zeigen, welche Parameter den größten Einfluss auf die Komplexität haben und wo daher Methoden zur Verbesserung der Lösbarkeit ansetzen sollten.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Ing. Jan Richter (TU Hamburg-Harburg) sprach über das Thema:
Strukturierte Ansätze für Supervisor-Steuerungen ereignisdiskreter Systeme
am Beispiel einer Flaschenabfüll-Anlage
Themen der Arbeit sind die Analyse großer ereignisdiskreter Systeme sowie der Entwurf von Überwachersteuerungen für derartige Systeme. Der Inhalt gliedert sich in einen praktischen und einen theoretischen Teil. Im theoretischen Teil werden hinreichende Bedingungen für die Erhaltung zweier Eigenschaften, der Steuerbarkeit und der Normalität, unter Komposition hergeleitet. Als Kompositionsoperatoren werden die strenge sowie gerichtete Synchronisation betrachtet. Im praktischen Teil wird eine reale ereignisdiskrete Anlage auf Basis des hierarchisch Interface-basierten Ansatzes nach Leduc et. al. modelliert und gesteuert. Eine Software-Umgebung zur Implementierung der Steuerung wird vorgestellt.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Christiane Siekhans (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Automatisierung eines Aufzug-Modells
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Jens Pache (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Analyse von stochastischen Automatennetzen
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Ing. Axel Schild (TU Hamburg Harburg) sprach über das Thema:
Anwendung einer Diagnosemethode mit qualitativem Modell an einem Druckluftkraftwerk
Eine automatisierte Fehlerdiagnose gewinnt bei der Automatisierung von technischen Prozessen immer stärker an Bedeutung. Hierfür existieren verschiedene Ansätze, deren Eignung von den Eigenschaften des zu diagnostizierenden Systems und von den zu diagnostizierenden Fehlern abhängt. In diesem Vortrag wird die Anwendung einer konsistenzbasierten Diagnosemethode mit qualitativem Modell nach Lunze und Schröder an einem Druckluftkraftwerk präsentiert. Zur Erstellung eines qualitativen Modells eines Systems wird ein neuer, exakter Abstraktionsalgorithmus für lineare Systeme vorgestellt, der auf einer Beschreibung von Partitionen durch Polytope basiert. Mittels dieses Verfahrens wird die Abstraktion des linearisierten Zustandsraummodells des Druckluftkraftwerkes durchgeführt. Die mit der QuaMo-Toolbox erzielten Diagnoseergebnisse werden für zwei ausgewählte Fehler unterschiedlicher Wirkung auf das System präsentiert und bewertet.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Sebastian Drüppel (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Modularisierung der MATLAB/SPS-Schnittstellen
Kolloquium Automatisierungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Ganti Prasada Rao (Member, UNESCO-EOLSS Joint Committee, Abu Dhabi) sprach über das Thema:
System identification: Continuous-time perspective
Although dynamical systems encountered in the physical world are native to continuous-time domain, system identification has been based largely on discrete-time models for a long time in the past, ignoring certain merits of the native continuous-time models. Continuous-time model based system identification techniques were initiated in the middle of the last century but were overshadowed by the overwhelming developments in discrete time methods for some time. Now two well-established approaches are considered together with several related techniques of parameter estimation. One is an indirect approach in which well-established discrete-time techniques are applied to first estimate a discrete-time model for the original continuous-time system and the model is then transformed into a continuous-time version. The other is a direct approach in which a continuous-time model is estimated straightaway using well-known continuous-time methods. On the surface, the choice between the two approaches may seem trivial but recent results of extensive simulations clearly show that the direct approach is more dependable than the indirect route. This lecture presents a perspective of these techniques in a unified framework and discusses recent results.
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