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Kolloquium Automatisierungstechnik (144 000)


Übersicht SS 2018





Einladung zum Kolloquium Automatisierungstechnik

Dr. Markus Behle (ETAS GmbH, Stuttgart) sprach über das Thema:

SCODE & CONGRA: Neue graphentheoretische Methoden für die Modellierung und Analyse hybrider Systeme

Systeme mit einer Mischung aus diskret schaltenden und kontinuierlich rechnenden Anteilen, wie z.B. regelungstechnische Systeme, zeigen meist in der Modellierung und Implementierung eine hohe Komplexität. Diese Komplexität ist oft deutlich höher als die der zu Grunde liegenden Physik. Die Bosch Forschung hat sich die letzten 10 Jahre mit diesem Problem beschäftigt und zwei neue Ansätze und Methoden zur Lösung gefunden: SCODE & CONGRA. Beide basieren auf Verfahren aus der Graphentheorie und wurden bereits in mehreren hundert Projekten in industriellen Anwendungen eingesetzt. Sie sind ein Beispiel dafür, wie Beiträge aus der akademischen Forschung in der industriellen Forschung aufgegriffen werden können und dann in der Industrie breiten Einsatz finden.

Ort: Gebäude ID, Etage 03, Raum 401

Termin: Dienstag, 24. April 2018, 15:00 Uhr

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Einladung zum Kolloquium Automatisierungstechnik

Dr.-Ing. Tobias Kleinert (BASF, Schwarzheide) sprach über das Thema:

Berufsfeld Automatisierungstechnik:
"Einblicke in die sicherheitsgerichtete Automatisierung bei BASF"

Dr.-Ing. Tobias Kleinert arbeitet seit seiner Promotion an der RUB 2005 bei BASF und leitete von 2013 bis 2017 die Fachgruppe "Validierungspflichtige Automatisierungslösungen" in Ludwigshafen. Seit 2017 ist er Leiter der Fachstelle Automatisierungstechnik am Produktionsstandort Schwarzheide. In seinem Vortrag stellt er ausgewählte Entwicklungsthemen der sicherheitsgerichteten Automatisierung bei BASF vor. Rückblickend auf sein Studium beantwortet er auch die Frage:

"Was bringt mir mein Automatisierungstechnik-Studium für meine Arbeit als PLT-Sicherheitsingenieur?"

Kurzer Lebenslauf von Tobias Kleinert:

  • bis 2000 Studium Maschinenbau RWTH
  • bis 2005 Promotion Elektrotechnik RUB
  • bis 2008 BASF Ludwigshafen - Prozessingenieur für Advanced Process Control
  • bis 2013 BASF Antwerpen - Technologie-Manager Automation für den HPPO-Prozess
  • bis 2017 BASF Ludwigshafen - Fachgruppenleiter Regulierungspflichtige Automatisierungslösungen
  • seit 2017 BASF Schwarzheide - Fachstellenleiter Automatisierungstechnik

Ort: Gebäude ID, Etage 03, Raum 401

Termin: Freitag, 18. Mai 2018, 14:30 Uhr

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Einladung zum Kolloquium Automatisierungstechnik

Stefan Krebs, M.Sc. (Karlsruher Institut für Technologie (KIT)) sprach über das Thema:

Intervallbeobachter für lineare parametervariante Systeme und deren Anwendung auf die Asynchronmaschine

In diesem Vortag werden neue Methoden vorgestellt, mit deren Hilfe Intervalle für die Zustandsgrößen von linearen parametervarianten Systemen unter Berücksichtigung beschränkter Unsicherheiten angegeben werden können. Zur Zustandsbestimmung selbst werden dazu zwei Arten von Intervallbeobachtern vorgestellt. Bei der ersten Variante beeinflussen sich die Grenzen gegenseitig, so dass die Dynamiken der Intervalluntergrenzen und die der Obergrenzen verkoppelt sind. Die zweite entwickelte Variante umgeht diese Verkopplung durch Einführung einer zeitvarianten Zustandstransformation.
Als praktisches Anwendungsbeispiel wird bei der Umsetzung der Methoden die Asynchronmaschine herangezogen. In diesem Fall werden beide Methoden um ein neuartiges Intervallmodell des Wechselrichters ergänzt, um die Nachbildung von Spannungsintervallen von Wechselrichtern basierend auf den üblicherweise vorhandenen, unsicherheitsbehafteten Messgrößen zu erhalten. Durch die Kombination dieser Methoden lassen sich unter Zuhilfenahme klassisch im Betrieb vorhandener Messgrößen Zustandsintervalle für ein klassisches lineares parametervariantes Modell einer Asynchronmaschine bestimmen.

Ort: Gebäude ID, Etage 03, Raum 401

Termin: Dienstag, 19. Juni 2018, 15:00 Uhr

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Einladung zum Kolloquium Automatisierungstechnik

Christoph Rösmann, M.Sc. (TU Dortmund) sprach über das Thema:

Zeitoptimale modellprädiktive Regelung

Die modellprädiktive Regelung stellt ein leistungsfähiges Regelungskonzept dar, das im Gegensatz zu klassischen Reglern explizit Zustands- und Stellgrößenbeschränkungen berücksichtigt. Für die Realisierung wird ein Modell des Prozesses, üblicherweise in Form eines (nicht-)linearen Zustandsraummodells, während der Regelung benötigt. Der Regler prädiziert mit diesem dynamischen Modell das zukünftige Systemverhalten über einen endlichen Horizont und ermittelt über eine Online-Optimierung die optimale Steuerfolge bezüglich eines gewählten Gütemaßes und definierten Nebenbedingungen. Dieses sogenannte Optimalsteuerungsproblem wird in jedem Abtastschritt wiederholt gelöst und die jeweils erste ermittelte Stellgröße aus der optimalen Steuerfolge wird zur Regelung eingesetzt. Ein vielversprechender Ansatz für Optimalsteuerungsprobleme mit minimaler Übergangszeit ist die explizite Berücksichtigung der Übergangszeit als Variable im Optimierungsproblem. Für zeitoptimale Regelungsaufgaben setzt sich die Steuerfolge dann aus wenigen Umschaltungen, die sich auf eine dynamische Diskretisierung stützen, zwischen den Stellgrößengrenzen zusammen. Verschiedene Formulierungen und Realisierungen der zeitoptimalen Modellprädiktiven Regelung werden vorgestellt und anhand von Benchmark-Beispielen und einem Experimentalsystem veranschaulicht.

Ort: Gebäude ID, Etage 03, Raum 401

Termin: Dienstag, 26. Juni 2018, 15:00 Uhr

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Einladung zum Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

Benjamin Littek (ATP, RUB) sprach über das Thema:

Entwicklung einer OnBoard-Lageregelung für einen Quadrokopter

An der Ruhr-Universität Bochum besteht seit 2013 der Multikopter-Versuchsstand MULAN, an dem die Regelung eines Quadrokopters bislang vollständig auf einem externen PC stattfindet. Die Lageregelung erfolgt anhand von Winkeldaten, die über ein Kamerasystem des Versuchsstandes ermittelt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird die bestehende Struktur dahingehend geändert, dass die Lageregelung vom PC auf den Quadrokopter übertragen wird. Ziel ist es, den PC ohne eine Verringerung der Regelgüte zu entlasten, sodass auf diesem mehr Zeit für weitere Aufgaben zur Verfügung steht. Da die On-Board-Lageregelung zwingend eine On-Board-Lagebestimmung erfordert, wird die Hardware des Quadrokopters zu diesem Zweck um eine inertiale Messeinheit erweitert. Eine Analyse der Funktionsweise der inertialen Messeinheit schafft die Voraussetzungen für die auf diesen Erkenntnissen beruhende Parametrierung ihrer einzelnen Komponenten. Die aus den Sensoren der inertialen Messeinheit gewonnenen Daten werden durch einen in die Messeinheit integrierten Prozessor gefiltert, wodurch präzise Angaben zur aktuellen Lage des Quadrokopters gewonnen werden. Diese Lagebeschreibung ist deutlich präziser als jene, die das Kamerasystem ermöglicht. Als Konsequenz daraus wird mit der On-Board-Lageregelung die Regelgüte nicht nur wie gefordert auf konstantem Niveau gehalten, sondern sogar erheblich verbessert. Dies wird anhand einer heuristisch parametrierten Regelung gezeigt.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Freitag, 24. August 2018, 14:00 Uhr

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Einladung zum Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

Patrick Hinsen (ATP, RUB) sprach über das Thema:

Anpassung eines Simulationsmodells und Entwurf einer Regelung für einen Quadrokopter

Am Multikopter-Versuchsstand MULAN wurden bisher Experimente mit Hexakoptern und Quadrokoptern durchgeführt. In dieser Arbeit wird ein Simulationsmodell eines Quadrokopters in MATLAB/Simulink angepasst, sodass es mit den neuen, kleineren Quadrokoptern des Versuchsstands funktioniert. Die Regelung basiert auf einem Systemmodell, welches an die neue Geometrie des Quadrokopters angepasst werden muss. Alle Modellparameter müssen durch Messungen und Experimente bestimmt werden. Außerdem werden einige Anpassungen an der Simulation durchgeführt, um die realen Gegebenheiten des Versuchsstands besser abzubilden. Wenn das Systemmodell vollständig identifiziert ist, kann eine Regelung für den Quadrokopter parametriert werden. Die gewonnene Lage- und Positionsregelung wird in der Simulation und im Versuchsstand erprobt. Es kann eine Regelung gefunden werden, die besser in der Lage ist, Positionen im Versuchsstand zu halten, als es zuvor mit experimentell parametrierten Reglern der Fall war. Das gebildete Modell der neuen Quadrokopter kann in Zukunft für die Simulation von und Forschung an Quadrokoptern genutzt werden.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Mittwoch, 12. September 2018, 11:00 Uhr

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Einladung zum Kolloquium Automatisierungstechnik

Erik Jansen (ATP, RUB) sprach über das Thema:

Untersuchung und Implementierung einer Methode zur Anpassung der Kommunikationsstruktur anhand von lokalen Regeln

Bei Multiagentensystemen handelt es sich um einen Verbund aus physikalisch entkoppelten Teilsystemen, die dezentral geregelt werden und gemäß einer Kommunikationsstruktur in Verbindung stehen. Aufgrund der Mobilität der Teilsysteme ist eine Anpassung der Kommunikationsstruktur an den aktuellen Zustand des Gesamtsystems erwünscht, sodass nur zwischen nahegelegenen Agenten kommuniziert wird.

In dieser Masterarbeit wird eine Methode zur systematischen Anpassung der Kommunikationsstruktur eines Multiagentensystems vorgestellt. Die Anpassung der Struktur erfolgt durch lokale Regeln, die in Form von Algorithmen angegeben werden und keine zentrale Organisationseinheit benötigen. Während die Kommunikationsstruktur in der Literatur oftmals durch einen Wahrnehmungsradius der einzelnen Agenten bestimmt wird, ist sie in dieser Arbeit so organisiert, dass sie eine Delaunay-Triangulation repräsentiert. Diese Struktur zeichnet sich dadurch aus, dass sie Verbindungen zwischen benachbarten Teilsystemen aufrecht erhält und Verbindungen über lange Distanzen unterbricht. Es zeigt sich, dass eine Kombination aus drei unterschiedliche Algorithmen notwendig ist, um das Kommunikationsnetz der mobilen Agenten hinsichtlich der Struktur der Delaunay-Triangulation anzupassen.

In einem weiteren Schritt erfolgt die Untersuchung zweier Formationsprobleme unter Anwendung der erarbeiten lokalen Regeln. Die besondere Aufmerksamkeit gilt dabei der abstandsbasierten Formationsregelung. Es wird die Kollisionsvermeidung aller Agenten unter Anpassung der Kommunikationsstruktur nachgewiesen. Abschließend führt die Implementierung der lokalen Regeln zur simulativen Erprobung der Formationsprobleme.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Mittwoch, 19. September 2018, 11:00 Uhr

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