Kolloquium Automatisierungstechnik (144 000)
Übersicht WS 2003/2004
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Jens Pache (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Hybride Regelung von Simulated Moving-Bed-Prozessen
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand-ing. Andreas Hegymegi (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Komponentenweise Transformation von Synchronisationsgraphen in zeitbewerteten Automaten und deren Anwendung für die Diagnose
Synchronisationsgraphen eignen sich gut zur Modellierung ereignisdiskreter, deterministischer Systeme, die eine hohe Anzahl parallel ablaufender Teilprozesse enthalten. Eine Alternative für die Beschreibung ereignisdiskreter Systeme bieten zeitbewertete Automaten. Um für Automaten bereits bestehende Methoden z.B. für die Fehlerdiagnose eines Systems auch an Synchronisationsgraphen anwenden zu können, ist eine Transformation zwischen beiden Beschreibungsarten benötigt. Um die spätere Fehlerdiagnose zu vereinfachen, wird das Modell in Form von Synchronisationsgraphen zuerst hierarchisiert bzw. vereinfacht und anschließend in einen Automaten transformiert. Hierbei werden Teilprozesse die parallel zueinander bzw. die unmittelbar nacheinander ablaufen zu größeren Prozessen zusammengefaßt. Hiermit werden verschiedene Hierarchieebenen des Systems geschaffen, mit denen schließlich eine hierarchische Diagnose durchgeführt werden kann. Bei dieser Art von Diagnose wird zuerst nur die obere Hierarchieebene diagnostiziert und festgestellt ob und in welchem Teilsystem ein Fehler aufgetreten ist, wobei wesentlich weniger Informationen über das System beachtet werden müssen und somit die Diagnose einfacher ist. Für genauere Informationen über Art und Ort des Fehlers wird die Diagnose in den niedrigeren Hierarchieebenen durchgeführt. Diese Konzepte werden im Rahmen dieses Vortrages erläutert und an einem Beispiel demonstriert.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Kurt Lautenbach (Universität Koblenz) sprach über das Thema:
Dualität in Petri-Netzen als Basis für diagnostisches Schließen
Petri-Netze bieten eine visuelle Modellierungsmethode für dynamische Systeme, in der Ereignisse durch das Erfüllen zugehöriger Bedingungen aktiviert werden können. Nach dem Eintreten der Ereignisse sind dann andere Bedingungen erfüllt etc. Somit sind Ereignisse das bestimmende Moment für die Dynamik. Durch die Dualisierung von Petri-Netzen wird eine neue Dimension eingeführt, nämlich das "definite" Nichteintreten von Ereignissen. Damit kann man in Vorwärtsrichtung kaskadierende Teilsystemausfälle modellieren. In Rückwärtsrichtung kann man die Gründe für das Nichteintreten von Ereignissen ermitteln, also diagnostisch schließen. Diese Konzepte werden an einfachen Beispielen eingeführt und erläutert.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Phys. Elmar Seidensticker (Dorsten) sprach über das Thema:
Netzwerk- und Bewegungsregler
Das neue Eliminationstheorem ermöglicht Aussagen über mögliche Modellvereinfachungen. Die kontinuierliche Modellierung von Netzwerken ermöglicht Aussagen über deren Stabilität und globale, explizite Formeln über deren Verhalten.Der neue Roboterarmregler ermöglicht eine elegante Bewegung ähnlich der des Menschen ohne Rückkopplung, nur durch Umsetzung des Fitt'schen Gesetzes.Seit einiger Zeit ist er möglich Regelmengen direkt in eine neurale Netzwerkstruktur zu schreiben und das Netz weiter zu trainieren, jedoch existieren Probleme bei Stabilitätsbetrachtungen für Fuzzyregeln, insbesondere der Änderung der Kategorien.Für alle herausgearbeiteten Aussagen werden Beispiele angeführt. Das neue Modell wurde vollständig durchgerechnet, so dass neue, umfassende Problemlösungen existieren.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Christian Falkenberg (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Qualitative Diagnose eines Kraftfahrzeug-Luftsystems
Die am Lehrstuhl Automatisierungstechnik und Prozessinformatik entwickelte qualitative Diagnose mittels stochstischer Automaten wurde erfolgreich auf ein Kraftfahrzeug-Luftsystem angewendet. Das diagnostizierte Luftsystem findet in von Turbodiesel-Motoren angetriebenen PKWs Verwendung und besteht hauptsächlich aus Turbolader, Abgasrückführung, Container und Verbrennungsraum. Grundlage der Untersuchung bildeten ein Modell der R. BOSCH GmbH sowie Messdaten eines physikalischen Luftsystems. Das Modell wurde unter Berücksichtigung typischer Betriebspunkte vereinfacht und aus diesem der stochastische Automat für die Diagnose abstrahiert. Zur Abstraktion und zur Diagnose wurde die im Lehrstuhl entwickelte QUAMO-Toolbox genutzt. Die erzielten Diagnoseergebnisse wurden untersucht und bewertet.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dr.-Ing. Dieter Schwarzmann (Robert Bosch GmbH, Gerlingen) sprach über das Thema:
Phänomenologischer Reglerentwurf bei Aufgeladenen Dieselmotoren Heute und Modellbasierter Reglerentwurf als Lösung für die Zukunft
Turboaufgeladene Dieselmotoren stellen heute fast die Hälfte aller neuverkauften Personenkraftwagen und überzeugen durch hohe Drehmomente bei niedrigen Umdrehungen und sehr gutem Verbrauch. Dabei entwickelt meist die Zulieferindustrie die "Funktionen" (Reglerkonzepte) die den Anforderungen der Herstellern gerecht werden sollen. Durch neue Anforderungen der Hersteller und des Gesetzgebers stößt die bisherige Vorgehensweise an ihre Grenzen. Als Antwort auf die neuen, komplexen Anforderungen wird der modellbasierte Reglerentwurf vorgeschlagen.Es wird aufgezeigt wie mit phänomenologischen Methoden heute die für die Steuerung und Regelung nötigen Funktionen entwickelt und implementiert werden. Durch den Einsatz neuer Technologien wie z.B. Rußpartikelfilter sowie strengeren Abgasnormen stößt der bisher verwendete, phänomenologische Ansatz an die Grenzen der Beherrschbarkeit. Indikatoren dessen sind heute schon vermehrte elektronikbedingte Totalausfälle fabrikneuer Autos.Eine mögliche Lösung zukünftiger Probleme ist der Einsatz von Reglern, die auf physikalischen Modellen basieren. Als Anwendungsbeispiel wird ein Modell des Luftsystems (Turboladersystem) vorgestellt. Das Potenzial der modellbasierten Methode wird beispielhaft an diesem Modell gezeigt. Dabei wird die Methode der flachheitsbasierten Vorsteuerung verwendet. Der Vortrag hat zum Ziel zu zeigen, wie die Komplexität des Reglerentwurfs basierend auf heutigen Ansätzen durch neue Anforderungen "explodiert" und wie - auf der anderen Seite - durch physikalisches Verständnis dieselben Anforderungen elegant in den Griff zu bekommen sind.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Ing. Axel Prenger-Berninghoff (RUB, Biomedizin) sprach über das Thema:
Mess- und regelungstechnische Maßnahmen für das explantierte Herz
Explantierte Herzen können durch Nachbildung physiologischer Bedingungen isoliert im schlagenden Modus betrieben werden. Diese Eigenschaft bietet die Möglichkeit, umfangreiche Ganztierversuche durch Untersuchungen am isolierten Organ zu ersetzen und stellt gleichzeitig eine alternative Organtransportmethode bei Herztransplantationen dar. Dieser Vortrag stellt zwei Prototypen zu den genannten Anwendungsmöglichkeiten vor. Der Schwerpunkt liegt dabei in der Optimierung der Systeme durch Anwendung mess- und regelungstechnischer Methoden. Die Optimierung soll sowohl die Einhaltung physiologischer Bedingungen sichern als auch die Bedienung der Versuchsaufbauten erleichtern.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Biao Huang (University of Alberta, Canada) sprach über das Thema:
Closed-loop Subspace Identification: An Orthogonal Projection Approach
In this presentation, a closed-loop subspace dynamic model identification approach through an orthogonal projection and subsequent singular value decomposition is proposed. As a by-product of this development, it explains why some existing subspace methods may deliver a bias in the presence of the feedback control and suggests a remedy to eliminate the bias. Furthermore, as the proposed method is a projection based method, it can simultaneously provide extended observability matrix, lower triangular block-Toeplitz matrix, and Kalman filtered state sequences. Therefore, using this method, the system state space matrices can be recovered either from the extended observability matrix/the block-Toeplitz matrix or from the Kalman filter state sequences.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Christiane Fischer (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Automatisierung des 3-Tank-Versuches
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Kevin Rensch (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Qualitative Diagnose eines Druckluftgenerators
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Ing. Axel Schild (TU Hamburg-Harburg) sprach über das Thema:
Ereignisprädiktion bei linearen Systemen mittels orthogonaler Polynomsysteme
Viele technische Systeme und Prozesse weisen aufgrund ihrer Komplexität eine hybriden Charakter auf. Deshalb stehen hybride Systeme heutzutage im Fokus wissenschaftlicher Forschung. Eine spezielle Unterklasse der hybriden Systeme sind die schaltenden linearen Systeme. In diesen Systemen werden Schaltvorgänge zu bestimmten Zeitpunktendurch Schwellwertüberschreitung von Zuständen hervorgerufen.Im Vortrag wird ein Verfahren vorgestellt, welches die Schaltzeitpunkte von Systemen dieser speziellen Klasse für beliebige Eingangssignale und zeitvariable Ereignisschwellen approximiert, ohne dabei die Zustands- und Ausgangstrajektorien des Systems explizit zu berechnen. Hierfür wird ein Bildbereich der orthogonalen Polynome eingeführt. Mittels dieses Bildbereichs wird das Problem der Prädiktion der Schaltzeitpunkte in eine Nullstellensuche in einem Polynom transformiert. Anhand des Systems eines springenden Balls wird das Verfahren vorgeführt und bewertet.
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