Kolloquium Automatisierungstechnik (144 000)
Übersicht WS 2008/2009
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Thorsten Arndt (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Vergleich von verschiedenen ereignisbasierten Regelungskonzepten
Das Ziel der ereignisbasierten Regelung ist es, die über ein digitales Netz ausgetauschte Datenmenge zu verringern und dennoch spezifizierte Regelungsziele erfüllen zu können. Dafür wird die Aktivität des Reglers auf Zeitintervalle beschränkt, in denen Störungen auf das System einwirken oder der Sollwert geändert wird. In dieser Arbeit ist für einen Demonstrationsprozess an der verfahrenstechnische Pilotanlage VERA eine gekoppelte Füllstands- und Temperaturregelung mit den bekannten Methoden der zeitdiskreten Regelungstheorie zu entwerfen und ereignisbasiert zu realisieren. Es sollen verschiedene ereignisbasierte Regelungskonzepte in MATLAB/Simulink implementiert und verglichen werden. Für den Vergleich der unterschiedlichen Konzepte sind geeignete Gütekriterien zu definieren.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Christian Ortmann (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Nichtlineare IMC eines Dieselluftsystems
Die Verbesserung der Dieselmotorentechnik ist ein fundamentales Forschungsgebiet der Automobilindustrie. Die Regelung des Luftsystems ist dabei ein zunehmend wichtiges Thema, da diese die Leistungsentfaltung, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffentwicklung beeinflusst. Vorarbeiten zeigen, dass die Regelung nach dem Prinzip "Internal Model Control" für Luftsysteme ohne Abgasrückführung ein erfolgsversprechender Ansatz ist.Im Vortrag werden Ergebnisse des Entwurfs einer IMC-Regelung für ein Dieselluftsystem mit Abgasrückführung vorgestellt. Ausgehend von bekannten thermodynamischen Zusammenhängen wird das System komponentenweise modelliert und identifiziert. Der Entwurf der IMC-Regelung wird detailliert beschrieben und auf Robustheit gegenüber Modellunsicherheiten untersucht. Es wird demontriert, dass sowohl Sollwertfolge, als auch eine gute Dynamik, selbst bei großen Modellunsicherheiten möglich sind. Zuletzt werden Konzepte zur Verringerung der Rechenintensität des Regelungskonzepts vorgestellt und bewertet.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Christoph Krips (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Simulation und Implementierung eines Navigationsalgorithmus für einen
mobilen Roboter
In dieser Arbeit wird ein Algorithmus untersucht und implementiert, der einen mobilen Roboter befähigt, einer Wand in einem spezifzierten Abstand zu folgen.Das nichtlineare Reglergesetz wird in der Literatur vorgeschlagen und hier simulativ und experimentell erprobt. Des Weiteren wird eine Methode aufgezeigt, die Reglerparameter so zu wählen, dass Stellgrößenbeschränkungen eingehalten werden und die Stabilität des Systems gesichert ist. Die Implementierung erfolgt in der Programmiersprache C auf der Roboterplattform P3-DX der Firma MobileRobots.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Marco Knödler (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Aufbau einer Versuchsanlage zum Testen von Prozessgeräten sowie Erarbeitung
eines Schulungskonzeptes
Die vorgelegte Arbeit beschreibt den Aufbau und die Inbetriebnahme einer Versuchsanlage zum Testen von Prozessgeräten mit Foundation Fieldbus-Schnittstelle sowie die Erarbeitung einesSchulungskonzeptes im Bezug auf den allgemeinen Umgang mit dem Feldbus, das Handling der Geräte sowie die Lösung von Steuerungs- und Regelungsaufgaben mit dem Prozessleitsystem Emerson Delta V. Hierzu wurden Schulungsunterlagen auf Grundlage der Leittextmethode konzipiert, um den für Installation und Wartung des Feldbusses zuständigen Mitarbeitern die Möglichkeit zu geben, im Rahmen eines Selbststudiums Kenntnisse und Fertigkeiten im Umgang mit dem Foundation Fieldbus zu erwerben und auszubauen. Die eingerichtete Versuchsanlage bietet durch seine Abgrenzung vom restlichen Leitsystem und die Implementierung von Schutzeinrichtungen hierfür eine geeignete Arbeitsumgebung, so dass durch eigenständiges und handlungsorientiertes Lernen und Erfahren das notwendige Arbeitsprozesswissenerworben werden kann.
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Dipl.-Ing. Christian Faubel (Institut für Neuroinformatik, RUB) sprach über das Thema:
Objekterkennung mit Dynamischen Neuronalen Feldern
In diesem Vortrag werden zwei Systeme zur visuellenObjekterkennung mit einem anthropomorphen Serviceroboter vorgestellt.Beide Systeme basieren methodisch auf der Dynamischen Feldtheorie.Das erste System verwendet einfache, niedrigdimensionale Merkmale mitgeringer Varianz zur Objektbeschreibung.Diese niedrigdimensionalen Merkmale werden in Dynamischen Feldernrepräsentiert und ihre objektspezifische Varianz wird durch eine Gedächtnisspur von Aktivierungen gelernt.Das zweite System basiert auf höherdimensionalen Merkmalsvektoren, diemittels lokalisierter rezeptiver Felder extrahiert werden. DieseMerkmalsvektoren eignen sich besser zur Unterscheidung von Objektenvariieren aber auch stärker bei verschiedenen Objektansichten. Umdiese höhere Varianz auszugleichen, werden die varianzerzeugendenVariablen Verschiebung und Rotation mittels Dynamischer NeuronalerFelder aktiv geschätzt und so aktiv Invarianz erzeugt.
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Prof. Dr. Michel Verhaegen (Delft Center for Systems and Control, Delft University of Technology) sprach über das Thema:
From subspace identification to data drive control
After a brief presentation of the Delft Center for Systems and Control the presentation focusses on the problem of getting a mathematical model from data when (first) assuming the model belongs to the class of linear time invariant systems. Here the basics of Subspace Identification are discussed. The reliability of these methods calls for a profound review of fault detection methods and model based controller design.The latter is illustrated in a data driven control design experiment for Adaptive Optics. The results motivated the definition of a large scale national research programma on adaptive optics that is briefly highlighted.This programme aims at the design of innovative demonstrators optimizing the imaging resolution taking design constraints of costs, reliability and complexity into account. The key technology in realizing these goals is control engineering and mechatronic design.
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Eng. Jianfei Dong (Delft Center for Systems and Control, Delft University of Technology) sprach über das Thema:
Cautious subspace predictive control with robustness to uncertain identified
parameters
In this talk, we present a new probabilistic design approach based on Markov parameters identified via subspace methods from a finite batch of input and output data. This approach not only links closed-loop subspace identification with optimal control; but also directly evaluates parametricuncertainties on the identified Markov parameters. Neither a state-space model nor its stochastic uncertainty has to be realized in this approach. Analytic solution to the probabilistic design is derived in a closed form, which avoids computing the empirical mean of a cost function as required by randomized algorithms. The solution hence leads to an easily implementable cautious optimal design, robust to the uncertainties in the identified Markov parameters from a closed-loop plant. The proposed method can be applied for adaptive H2 or MPC design, when a plant is subject to multiplicative faults.
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cand. ing. Maurice Caspar (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Regelung eines Systems mit örtlich verteilten Parametern mittels virtuellem Aktor
Dieser Vortrag befasst sich mit demProblem der Regelung von Systemen mit örtlich verteiltenParametern. In dieser Arbeit wird der virtuelle Aktor für dieRegelung solcher Systeme mit einer Ausgangsinjektion anhand desBeispiels der Transportgleichung untersucht. Dafür wird zunächstdie Transportgleichung, dargestellt durch partielle Differenzialgleichungen, mittels einer Ortsdiskretisierung inlineare gewöhnliche Differentialgleichungen überführt und in die Zustandsraumdarstellung gebracht. Anschließend wird eine Ausgangsinjektion für ein System mit Stelleingriffen und Messgliedern an jedem Diskretisierungspunkt entworfen. Der Ausgangsinjektionsregler wird zusammen mit dem virtuellen Aktorverwendet, um ein System mit geringerer Anzahl von Stellgrößen und Messgliedern zu regeln. Dabei wird der virtuelle Aktor mittels H-Norm entworfen. Der dabei entstandene Regelkreis wirddurch Simulationen auf sein Ausgangsverhalten untersucht. ZumSchluss wird eine balancierte Modellreduktion des Reglersdurchgeführt und das Verhalten des geschlossenen Regelkreises mitreduziertem Regler mit dem Regelkreisverhalten des ursprünglich realisierten Regler verglichen.
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cand. ing. Peter Otto (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Erweiterung eines Konzeptes zur ereignisbasierten Regelung
n diesem Vortrag wird die Studienarbeit zum Thema "Erweiterung eines Konzeptes zur ereignisbasierten Regelung" vorgestellt. Die Motivation für den Einsatz der ereignisbasierten Regelung liegt in der Tatsache, dass im industriellen Umfeld Regelkreise zunehmend über digitale Netzwerke realisiert werden. Neben den Vorteilen solcher Netzwerke wie geringen Kosten und Gewicht sowie einfacher Installation und Wartung können abhängig von der Netzbelastung Effekte wie Verzögerungen und Paketausfälle auftreten, die zur Instabilität des Regelkreises führen können. Die ereignisbasierte Regelung ist eine Strategie, die durch die asynchrone, vom Systemverhalten abhängige Übertragung einen geringeren Kommunikationsaufwand verspricht. So kann die Netzbelastung minimiert werden und dennoch spezifizierte Regelungsziele erfüllt werden.Da keine hinreichende theoretische Grundlage für die ereignisbasierte Regelung existiert, die für den praktischen Einsatz die Erfüllung klassischer Regelungsziele gewährleistet, wurde in dieser Arbeit ein bestehendes Konzept zur ereignisbasierten Regelung erweitert. In diesem Vortrag werden die durchgeführte Erweiterung sowie die Ergebnisse der Untersuchungen des Systemverhaltens des erweiterten ereignisbasierten Regelkreises im Hinblick auf das Regelungsziel Störkompensation präsentiert.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Charif Moussa (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Erprobung und Erweiterung einer Software-Schnittstelle zur Ansteuerung eines
Roboters der Plattform P3-DX aus MATLAB
In dieser Arbeit wird die Funktionalität einer Programmierschnittstelle behandelt und erweitert. Sie ermöglicht die online-Steuerung eines mobilen Roboters, der am Lehstuhl für Automatisierungstechnik und Prozessinformatik eingesetzt wird, mit Hilfe des Softwarepaketes MATLAB. Für die konventionelle Programmierung des Roboters in der Sprache C stehen umfangreiche Bibliotheken zur Verfügung. Die Schnittstelle ermöglicht es, die dort definierten Funktionen auch aus MATLAB aufzurufen.Im Vortrag wird ein Überblick über die verwendete Hardware und Software der Roboterplattform gegeben. Des Weiteren wird die Erweiterung der Funktionalität behandelt, wobei auch die Einbindung neuer Hardware am Beispiel eines zur Positionsbestimmung eingesetzten Laserscanners gezeigt wird.
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cand. ing. Steffen Adelt (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Rekonfigurierbare Regelung stückweise affiner Systeme: Modellbildung und
Experimente
In diesem Vortrag wird eine Methode zur aktiven fehlertoleranten Regelung stückweise affiner Systeme untersucht und an einem Beispielprozess erprobt. Zu diesem Zweck wurden Funktionen erstellt, die zu einem gegebenen nichtlinearen Modell ein stückweise affines (SWA) Modell zu dessen Approximation liefern. Dabei wird das SWA-Modell solange verfeinert, bis die Approximation eine angegebene Fehlerschranke unterschreitet. Mit diesen Funktionen wird ein stückweise affines Modell eines thermofluiden Beispielprozesses erzeugt, das zur Erprobung der fehlertoleranten Regelung an einer verfahrenstechnischen Versuchsanlage (VERA) eingesetzt wird. Bei der zu erprobenden aktiven fehlertoleranten Regelung handelt es sich um die Rekonfiguration mittels stückweise affinem virtuellen Aktor und stückweise affinem virtuellen Sensor. Anhand der Modelle wird die Rekonfigurierbarkeit des Beispielprozesses analysiert und die Rekonfiguration durch Simulationen erprobt. Anhand der Simulationen wird die erprobte fehlertolerante Regelung für den betrachteten Prozess bewertet.
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