Kolloquium Automatisierungstechnik (144 000)
Übersicht WS 2007/2008
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Christian Ortmann (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Anwendung des virtuellen Aktors auf einen nichtlinearen thermofluiden Prozess
In diesem Vortrag wird die Anwendung des Hammerstein-virtuellen-Aktors zur Rekonfiguration auf einen thermofluiden Beispielprozess mit 7 Fehlerfällen präsentiert. Es wird eine Möglichkeit zur Wahl eines freien Parameters im virtuellen Aktor vorgestellt. Es werden sowohl Ergebnisse von Simulationen als auch von praktischen Versuchen an der verfahrenstechnischen Anlage VERA diskutiert. Zur Bewertung der Güte des genannten Ansatzes wird der Vergleich zu manuell für die Fehlerfälle entworfenen Mehrgrößenreglern gezogen.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Janus Druz (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Aufbau einer Simulationsumgebung zur Simulation und Analyse ereignisgesteuerter kontinuierlichen Systeme
Ereignisgesteuerte kontinuierliche Systeme erfordern spezielle Analyse- und Entwurfsmethoden, auf Grund der starken Interaktion zwischen den wertkontinuierlichen und wertdiskreten Teilsystemen.Der Vortrag präsentiert das Konzept einer objektorientierten Implementierung eines hybrides Modells dieser Systemklasse in Matlab-Simulink. Um einen intuitiven Umgang mit der Simulationsumgebung zu gewährleisten, wurde eine grafische Benutzeroberfläche entwickelt und implementiert, deren Funktionalität anhand von Beispielanwendungen demonstriert wird.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Ing. Michael Hilsch (Universität Stuttgart) sprach über das Thema:
Nicht-Asymptotische Diagnose und fehlertolerante Ladedruckregelung eines Dieselluftsystems
Immer strenger werdende gesetzliche Anforderungen wie auch das stetig zunehmende Umweltbewusstsein machen eine schnelle und zuverlässige Fehlerdiagnose im Abgassystem von Kraftfahrzegen erforderlich. Eine fehlertolerante Regelung ermöglicht es, trotz vorliegender Fehler unter Einhaltung gesetzlicher Vorschriften noch eine Werkstatt zu erreichen. Der Vortrag stellt den modellbasierten Ansatz der "nicht-asymptotischen Diagnose" und dessen Verwendung für eine einfache fehlertolerante Regelung am Beispiel des Luftsystems eines PKW-Dieselkmotors vor. Typische Fehler sind hier verschmutzte Sensoren, die Verklemmung mechanischer Komponenten oder eine Leckage durch Alterungseffekte. Ebenso sollen Anweichungen von wichtigen Modellparametern als Fehler erkannt werden.Die nicht-asymptotische Diagnose basiert auf [1,2], wo Fehlerterme über algebraische Abbildungen direkt aus Messgrößen und deren numerischer Ableitung berechnet werden. Für die im Vortrag vorgestellte Diagnosemethode wird die Einzelfehlerannahme herangezogen und die Fehlermodellierung über das Prinzip der Zustandserweiterung realisiert. Der Einfluss bestehender Modellierungsfehler auf die Diagnose wird analysiert. Die Ergenisse dieser Analyse können über eine Parameteroptimierung speziell für Diagnosezwecke deutlich verbessert werden. In einem sog. einfachen Ansatz werden unter vereinfachten Annahmen die Einflüsse von Modellierungsfehlern bei der Bestimmung der Fehlerbeträge berücksichtigt. Um festzustellen welcher Einzelfehler vorliegt, werden Prinzipien der Mustererkennung herangezogen, Auf dem einfachen Anstz aufbauend wird ein genauerer, kennlinienbasierter Ansatz hergeleitet und analysiert. Zur fehlertoleranten Regelung des Dieselluftsystems wird eine bestehende Zwei-Freiheitsgrade Regelung im Sinne einer adaptiven Regelung an mit den o.g. Methoden diagnostizierte Fehler angepasst.
Literatur:
[1] Fliess, M.; Join, C; Sira-Ramirez, H.: Closed-Loop failt-tolerant control for uncertain nonlinear systems. In Meurer, T. (Hrsg.); Graichen, K. (Hrsg.); Gilles, E.D. (Hrsg.): Lect. Notes Control Informat. Sci. 322. Springer Berlin 2005.
[2] Mai, P.; Join, C.; Reger, J.: An example of flatness based fault tolerant control using algebraic derivative estimation. In: Workshop on Advanced Control and Diagnosis (ACD), Nancy, 2006.
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Dr. Peter Mostermann (Mathworks) sprach über das Thema:
An Overview of Hybrid Dynamic System Behaviors and Simulation Technology
Complex dynamic system models are often omposed of declarative submodels specified by noncausal equations that may include differential equations. After the complete system of equations is compiled, a sorting procedure assigns computational causality. Consecutively, model transformations may be required to reduce the complexity of the simulation problem to ultimately arrive at a system of differential and algebraic equations. Next, consistent initial values of the state variables in the system of equations need to be calculated so a numerical solver can compute the system behavior with respect to time. Moreover, complex engineered systems often operate in different modes of continuous behavior. These modes can be caused by model abstractions of physical components that result in them operating in two different states. For example, a diode can be modeled to operate as a short or open circuit. The continuous model part then generates discrete events when continuous signal variables cross threshold values. These discrete events may affect continuous behavior evolution by changing active model components and discontinuously changing the continuous state variables. And the entire compilation, sorting, solving and initialization phase may repeat. An ontology of phase space transition behavior and technologies to simulate hybrid dynamic systems are presented.
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Dr.-Ing. Thomas Erhard Hodrus (Universität Karlsruhe) sprach über das Thema:
Prozessführungsstrategien für hybride Systeme
Hybride Systeme dienen zur Modellierung komplexer Gesamtprozesse, deren zeitgetriebene und ereignisgetriebene Teilsysteme in Wechselwirkung miteinander stehen. Eine neue ganzheitliche Betrachtung der komplexen Zusammenhänge führt bei der Optimierung dieser Prozesse auf bessere Ergebnisse, als dies durch eine gesonderte Betrachtung der Teilsysteme möglich wäre.Nach einer kurzen Einführung in die Klasse der hybriden Systeme werden die neuartigen Prozessführungsstrategien vorgestellt. Diese teilen sich dabei in einen globalen und mehrere lokale Regelstrategien auf. Zur Ermittlung des lokalen Reglers durch die lokale Regelstrategie stehen zwei Verfahren zur Verfügung, die sich modular austauschen lassen. Ziel der Prozessführung ist es, die Trajektorie eines Zustandspunktes von einem Anfangspunkt in einen bestimmten Endpunkt zu überführen. Der Zustandsraum ist durch die Modellierung des hybriden Systems in Bereiche unterschiedlicher Dynamik aufgeteilt. Das Verfahren liefert sowohl eine Lösung für die globale Prozessführungsstrategie in Form einer optimalen Sequenzen von zu überschreitenden Bereichen, als auch einfache affine Regelgesetze, die jeweils auf einem Bereich des Zustandsraums gültig sind.Die Anwendung der Prozessführungsstrategien wird anhand einer Regelung zur Dämpfung des Lastschlags im losebehafteten Antriebsstrang eines Automobils aufgezeigt.
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Dipl.-Ing. Sebastian Trimpe (TU Hamburg Harburg) sprach über das Thema:
On the Robustness of Swarm Behaviour to Obstacle Variations
In a very general sense, the term swarm is usually ment to signify any collection of objects (agents) that interact with one another. It has been recognized that interactive cooperative behaviour within biological groups of swarms is adavantageous, for example, in avoiding predators or, vice versa, in capturing prey. The way nature evolved for the coordination of a flock of birds or a school of fish, is a great example for controlling a group of unmanned vehicles or mobile robots.According to principles observed in nature, a swarm is modeled as a cloud of particles, where their interaction is constructed from attractive and repulsiveforces, dependent on the relative distance between the individuals. For autonomous vehicles or robots, the interaction "forces" are due to motorized propulsion arising from inter-vehicle communications. The swarm is designed to be capable of navigating through a given arrangement of obstacles and reaching a target. Driven by a rapid simulation scheme, the interaction laws of the swarm are optimized for a given obstacle arrangement such that time and effort required to reach the target are minimized. For this purpose, a genetic algorithm is employed to handle the associated objective function, which depends in a non-convex and non-differentiable manner on the free variables in the system. By alternation of the arrangement of obstacles and monitoring the resulting swarm behaviour, the robustness of the swarm design to obstacle variations is demonstrated.
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Prof. Dr.-Ing. Maurice Heemels (Eindhoven University of Technology, The Netherlands) sprach über das Thema:
Stability and stabilization of networked control systems
This presentation proposes stability analysis and stabilization techniques for Networked Control Systems (NCSs) with uncertain, time-varying network-induced delays. A discrete-time model, describing an NCS with delays is presented. This model includes both the small delay case (delays smaller than the sample time) and the large delay case. Moreover, it incorporates the effects of message rejection and vacancy sampling.The conditions are kept less conservative by exploiting the real Jordan form of the continuous-time model in the discretization.Based on this discrete-time NCS model sufficient LMI conditions are proposed for the stability analysis and stabilizing controller synthesis.
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cand ing. Anatoli Fedynitch (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Erweiterung eines CAD-Systems für Laseranwendungen mit den Funktionen Modellbildung und Reglerentwurf
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 SS 2008 |