Kolloquium Automatisierungstechnik (144 000)
Übersicht SS 2006
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Thorsten Schlage (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Rekonfiguration einer Prozessregelung mittels virtuellem Aktor
In geregelten technischen Systemen können Fehler zu einem Ausfall des gesamten Systems führen.Um einen Ausfall zu verhindern, wird die explizite fehlertolerante Regelung eingesetzt. Einenotwendige Änderung der Regelung erfolgt mittels der Rekonfiguration. In dieser Arbeit werdendie statische E/A-Rekonfiguration und die Rekonfiguration mittels virtuellem Aktor anhand einesProzesses an der verfahrenstechnischen Pilotanlage VERA erprobt. Fürden Prozess werden unterschiedliche Aktorfehler festgelegt. Weiterhin wird das für die Rekonfigurationsmethodenbenötigte linearisierte Arbeitspunktmodell anhand eines nichtlinearen Modellsaufgestellt. Anhand der Rekonfigurationsergebnisse wird überprüft, inwiefern sich die auf linearenModellen basierenden Rekonfigurationsmethoden für Prozesse mit wesentlichen Nichtlinearitäteneignen.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Ing. Getachew K. Befekadu (Universität Duisburg - Essen) sprach über das Thema:
A Matrix Inequalities Approach
This colloquium presents an extension of robust decentralized control design techniques for power systems, with special emphasis on design problems that can be expressed as minimizing a linear objective function under linear matrix inequality (LMI) in tandem with bilinear matrix inequality (BMI) constraints. These types of robust decentralized control design problems are generally nonconvex optimizations, and are proven to be computationally challenging. Therefore, in this colloquium we propose alternative computational schemes using:
- bordered-block diagonal (BBD) decomposition algorithm for designing LMI based static output feedback controllers,
- sequential LMI programming method for designing dynamic output feedback controllers, and,
- generalized parameter continuation method involving matrix inequalities for designing reduced-order
dynamic output feedback controllers for power systems.
The effectiveness of these proposed approaches are demonstrated by designing realistic power system stabilizers (PSSs), notably so-called reduced-order robust PSSs that are linear and use minimum local-feedback information. Moreover, the nonlinear simulation results have confirmed the robustness of the system for all envisaged operating conditions and disturbances.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Christiane Leuer (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Diagnose und Rekonfiguration von Sensorfehlern mittels virtuellem Sensor
Ziel fehlertoleranter Regelung ist es, trotz des Auftretens von Fehlern in der Regelstrecke weiterhin ein vorgegebenes Verhalten des Regelkreises zu erreichen. In diesem Vortrag wird die gemeinsame Diagnose und Identifikation von Sensorfehlern mit einer Bank aus virtuellen Sensoren an einem verfahrenstechnischen Beispielprozess betrachtet. Aus den Systemgleichungen des Prozesses wird ein lineares Streckenmodell gewonnen, welches als Grundlage für den Beobachterentwurf der virtuellen Sensoren dient. Für zwei verschiedene Sensorfehler und den fehlerfreien Fall werden dann die Fehlerdiagnose und Rekonfiguration am geregelten nichtlinearen Simulationsmodell und am realen Beispielprozess durchgeführt. Die Anwendung zeigt die prinzipielle Eignung des Ansatzes einer Bank virtueller Sensoren für die gleichzeitige Diagnose und Rekonfiguration.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Daniel Lehmann (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Modellbildung und Idenfikation eines Batchreaktors
In diesem Vortrag werden die Ergebnisse der Modellbildung und Identifikationeines Batch-Reaktors vorgestellt.Der Batch-Reaktor ist Teil der verfahrenstechnischen Anlage VERA. Er verfügtüber wärmetechnische Einbauten und Messinstrumente für Temperatur,Füllstand, elektrische Leitfähigkeit und pH-Wert.Im Rahmen der Modellbildung werden physikalische Gleichungen fürhydraulische und thermische Modelle abgeleitet und die Parameter durchpraktische Versuche ermittelt.Als Ziel der Untersuchungen wurde das verifizierte Modell des Batch-Reaktorsin die objektorientierte Sprache Modelica umgesetzt und steht nun alsSimulationsmodul zur Verfügung.
Kolloquium Automatisierungstechnik
M. Sc. Berno J. E. Misgeld (RUB, Institut für Biomedizin) sprach über das Thema:
Automatisierung der Herz-Lungen-Maschine
Die Herz-Lungen-Maschine (HLM) ist ein extrakorporaler Kreislauf und wird bei Herzoperationen eingesetzt. Hierbei wird das körpereigene Blut über die Maschine geleitet und so Herz und Lunge überbrückt. Die HLM übernimmt während der Operation die Funktionen von Herz und Lunge, d.h. die Versorgung des Körpers mit sauerstoffangereichertem Blut. Da während der Operation die physiologischen Regelungsmechanismen des menschlichen Körpers außer Kraft gesetzt sind, sind ständige Korrektureingriffe nötig, die bis heute manuell durchgeführt werden. Vorgestellt werden im Rahmen dieser Arbeit Regelungsstrategien, die das Patientenrisiko senken sollen. Bei der Regelung der Hämodynamik und der Blutgase ist Robustheit im Hinblick auf Nichtlinearitäten, variable Totzeiten, Artefakte und Parameterunsicherheiten beim Patentienten erforderlich.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Ing. Florian Wenck (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Kompositionale Analyse gekoppelter ereignisdiskreter Systeme
Derzeit bekannte Methoden zur systematischen Analyse der Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit ereignisdiskreter Systeme basieren auf einer monolithischen Beschreibung des Systems und der an das System gestellten Anforderungen (Spezifikationen). Beide Eigenschaften sind grundlegend für den Entwurf einer Steuerung. Aufgrund ihrer physikalischen Struktur liegen Beschreibungen gekoppelter ereignisdiskreter Systeme jedoch in kompositionaler Form vor. Hierzu werden Systemkomponenten und Spezifikationen einzeln modelliert und ihre Kopplungen identifiziert. Zur anschließenden Analyse ist das strukturierte Modell dann mittels Komposition zu einem strukturlosen umzuformen, welches bei gekoppelten ereignisdiskreten Systemen industrieller Größe zu einem exponentiellen Anwachsen des Zustandsraums führt. Letztes führt dazu, dass derzeit bekannte Analysemethoden aufgrund des Rechenaufwands versagen. In diesem Vortrag werden die Grundlagen eines neuen Analyseansatzes vorgestellt, der in der Lage ist, Steuerbarkeit und Normalität (ein Spezialfall der Beobachtbarkeit, der in der Praxis häufig eintritt) gekoppelter ereignisdiskreter Systeme zu analysieren, ohne die Komposition explizit durchzuführen. Der Ansatz behält die strukturierte Beschreibung bei und führt auf diese Weise zu einer Komplexitätsreduktion.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand.-ing. Hassan Kalkan (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Regelung einer Verladebrücke
Zur Untersuchung und Demonstration verschiedener Regelungsansätze für ist am Lehrstuhl für Automatisierungstechnik und Prozessinformatik der Versuchsaufbau "Verladebrücke" entstanden. Dieser Aufbau besteht aus einem Schlitten, der mit Hilfe eines Motors auf einer Schiene in der Horizontalen bewegt werden kann. Auf dem Schlitten befindet sich eine motorgetriebene Winde, die eine Last vertikal bewegen kann. Die Anlage wird über eine elektronische Ansteuerung mittels eines Echtzeitsystems auf der Basis von Matlab xpcTarget bedient.Bei dem Aufbau handelt es sich um ein Mehrgrößensystem bei dem die Steuerspannungen der beiden Motoren die Eingänge, Positionen des Schlittens und des Gewichts, sowie der Winkel des Seils die Ausgaben sind. Der Zusammenhang zwischen den Größen ist nichtlinear. In diesem Vortrag wird das Ergebnis einer Studienarbeit vorgetragen, in der ein Regler zur Positionierung der Last entworfen wurde.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Ing. Jürgen Jörn (Hochschule Harz) sprach über das Thema:
Ereignisdiskrete Fehleranalyse an technischen Elementen, Modulen und Teilsystemen
Je nach Größe eines darzustellenden ereignisdiskreten Systems erfolgt die Modellbeschreibung in untergeordneten Teilsystemen oder Modulen. Betrachtet man ihre Verwendung unter Diagnosegesichtspunkten, so kann man die verwendeten Module einteilen in Module mit einbezogenen oder mit nicht einbezogenen Fehlermeldestrukturen. Bei dem letzteren wird das gesamte System zuerst gebildet und erst anschließend auf Fehlermöglichkeiten untersucht und analysiert. Bei Teilsystemen mit einbezogenen Fehlermeldemöglichkeiten sind diese Baugruppen bereits unter Diagnosegesichtspunkten entwickelt worden, sie enthalten mögliche Fehlersignale, die die nachfolgenden angeschlossen Module mit berücksichtigen.Es wird ein Wissensansatz gezeigt, der auf Basis von Modellelementen, Modulen und Teilsystemen einer technischen Anlage Ansätze für eine ereignisdiskrete Fehleranalyse aufstellt. Schwerpunkt ist die besondere Art der einbezogenen Fehlermeldestruktur in den jeweiligen verwendeten Modulen und Teilsystemen.Stichworte: Systemmodell, Teilsystem, Modul, Fehleranalyse
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand.-Ing. Frederik Einwächter und cand.-Ing. Thorsten Arndt (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Pfadplanung eines autonomen Roboters - Ergebnisse des Softwareprakikums
Künstliche Intelligenz
In diesem Vortrag werden zwei Lösungen des Programmierpraktikums Künstliche Intelligenz präsentiert. Aufgabe des Praktikums ist die Anwendung der aus der Vorlesung bekannten Suchalgorithmen Tiefe-zuerst-Suche, Breite-zuerst-Suche, Optimalpfadsuche und A*-Suche auf das Problem der Pfadplanung eines Roboters. In den Vorträgen werden Lösungsansätze, deren Umsetzung und die Ergebnisse dargestellt
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Helen Scholl (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Beschreibung einer Klasse hybrider Systeme durch mittlere Modelle
Ein an der FESTO-Anlage realisierter einfacher Wärmetransportprozess lässt sich als ereignisgesteuertes kontinuierliches System beschreiben. Diese Systemklasse stellt eine spezielle Unterklasse von hybriden Systemen dar, deren Eingang rein wertediskrete Signale sind. Zur Vereinfachung einer möglichen Analyse bzw. Reglerentwurfs kann eine rein kontinuierliche Abstraktion in Form eines mittleren Modells aufgestellt werden. In der Arbeit wurde der Wärmetransportprozess modelliert und die Gültigkeit des abgeleiteten mittleren Modells anhand von aufgezeichneten Messdaten überprüft und bewertet.
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