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Kolloquium Automatisierungstechnik (144 000)


WS 2017/2018


Kolloquium Automatisierungstechnik

Dirk Bockhorn, B.Sc. (ATP, RUB) sprach über das Thema:

Stabilisierung reaktiver Sputterprozesse mittel einer Multipolresonanz- und Lambdasonde

Um Materialien mit dünnen Schichten anderer Stoffe zu überziehen, wird unter anderem das sogenannte reaktive Sputterbeschichtungsverfahren eingesetzt. Die notwendige Zufuhr von Sauerstoff in diesen plasmabasierten Prozess kann eine positive Rückkopplung im System bewirken. Um die so entstehenden instabilen Arbeitspunkte zu stabilisieren, wird in der vorliegenden Masterarbeit die Lambdasonde sowie die Multipolresonanzsonde eingesetzt. 

In diesem Kolloquium wird gezeigt, wie mittels des Einsatzes der Multipolresonanzsonde eine Resonanzfrequenz im Plasma gemessen wird. Eine geeignete Modellierung der Resonanzfrequenz bezüglich der Sauerstoffzufuhr in den Prozess wird vorgestellt. Es wird gezeigt, dass eine Stabilisierung und stationär genaue Regelung mittels Rückführung des zu rekonstruierenden Modellzustandes möglich ist. Um diesen Modellzustand zu rekonstruieren, werden zwei Verfahren vorgestellt. Beide Verfahren werden am gegebenen Versuchsreaktor evaluiert. 

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Dienstag, 10. Oktober 2017, 15:00 Uhr

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Kolloquium Automatisierungstechnik

Michael Schwung, B.Sc. (ATP, RUB) sprach über das Thema:

Formationsbildung mobiler Roboter mit zufälliger Kommunikationsstruktur

In diesem Kolloquium wird die Formationsbildung von Agenten eines Multiagentensystems thematisiert. Bei dieser sollen die autonom agierenden Agenten allein durch Kommunikation untereinander und ohne übergeordneten Koordinator eine vorbestimmte Formation einnehmen. Es wird hierfür die verschiebungsbasierte Methodik der Formationsbildung eingesetzt. Zunächst wird die Formationsregelung für Systeme mit deterministischen Kommunikationsverbindungen vorgestellt. Bei dieser Art der Kommunikation sind die Kommunikationsverbindungen zwischen den Agenten zu jeder Zeit sichergestellt. Der Fokus des Vortrags liegt auf der Formationsregelung von Systemen mit einem stochastischen Kommunikationsnetzwerk. In diesen Netzwerken treten die Kommunikationsverbindungen zwischen den Agenten nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auf und existieren nicht zu jeder Zeit. Es werden Konvergenzuntersuchungen durchgeführt und eine obere Schranke der Konvergenzgeschwindigkeit in die Formation formuliert. Eine Erweiterung auf Leader-Follower Systeme wird vorgenommen, um die Formation beliebig in der Ebene platzieren zu können. Die gewonnenen theoretischen Ergebnisse werden anhand von Simulationen und Experimenten an der Versuchsanlage SAMS verifiziert.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Dienstag, 17. Oktober 2017, 15:00 Uhr

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Kolloquium Automatisierungstechnik

Baris Gülbitti, B.Sc. (ATP, RUB) sprach über das Thema:

Fehlertolerante Regelung vernetzter Systeme: Ein flachheitsbasierter Ansatz

In technischen Anwendungen, wie zum Beispiel dem Elektroenergieversorgungssystem, besteht das Gesamtsystem aus mehreren physikalisch gekoppelten Teilsystemen. Dabei verfügt jedes Teilsystem über ein lokales Ziel und das Gesamtsystem besitzt ein Gesamtziel. Wenn jedes Teilsystem sein lokales Ziel erfüllt, wird das Gesamtziel erreicht. Um das Gesamtziel zu erreichen, kann ein Kommunikationsnetz für den Informationsaustausch zwischen den Teilsystemen genutzt werden. Dabei handelt es sich um vernetzte Systeme, wie sie in der vorliegenden Arbeit betrachtet werden. Das Ziel ist mit Hilfe der Flachheitseigenschaft dynamischer Systeme und dem Kommunikationsnetz das Gesamtziel trotz Aktorfehler einzuhalten. Dabei werden sowohl die lokalen Ziele als auch das Gesamtziel durch eine Forderung an die Ausgangsgrößen beschrieben. Die Ausgangsgrößen sollen vorgegebenen Trajektorien folgen. Zu Beginn wird im fehlerfreien Fall ein flachheitsbasierter Vorsteuerungsentwurf für gekoppelte Teilsysteme präsentiert. Anschließend wird der fehlerhafte Fall erläutert. Dabei wird angenommen, dass ein Aktorfehler in einem der Teilsysteme auftritt. Es werden drei Lösungsmethoden erarbeitet, um das Gesamtziel trotz des Aktorfehlers zu erfüllen. Diese Methoden basieren unter anderem auf dem Austausch von Trajektorien. Es wird zwischen der trivialen, der lokalen und der verteilten Lösung unterschieden. Abschließend werden die erarbeiteten Resultate in MATLAB/Simulink verifiziert.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Dienstag, 17. Oktober 2017, 16:00 Uhr

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Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

Eda Karacora (ATP, RUB) sprach im Rahmen Ihres Praxisprojektes über das Thema:

Inbetriebnahme und Regelung eines Helikopter Labormodells

Dieses Praxisprojekt behandelt die Inbetriebnahme und Regelung des Twin-Rotor Mimo Systems, ein Helikopter Labormodell der Firma Feedback Instruments. Es handelt sich dabei um ein nichtlineares Mehrgrößensystem mit den zwei Freiheitsgraden Nick- und Gierwinkel, die eine starke Kreuzkopplung aufweisen. Ziel des Praxisprojektes ist es, einen Mehrgrößenregler für das Flugmodell zu finden, ohne ein Systemmodell zu verwenden. Die Reglerparameter werden anhand von Experimenten mit dem geschlossenen Regelkreis unter Verwendung der Einstellregeln für PI-Mehrgrößenregler bestimmt. Der erhaltene Regler erfüllt die Güteforderungen nach Stabilität und Sollwertfolge; das dynamische Verhalten und die Reaktion auf Störungen ist jedoch nicht optimal. Daher wird der erhaltene Regler in einem modifizierten Regelkreis angewendet und um einem D-Anteil erweitert. Das Ergebnis ist ein PID-Mehrgrößenregler mit Ausgangsrückführung, der Sollwertfolge sicherstellt und eine gute Störkompensation aufweist.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Dienstag, 24. Oktober 2017, 15:00 Uhr

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Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

Serife Gürpinar und Leyla Seckin (ATP, RUB) sprachen im Rahmen Ihres Praxisprojektes über das Thema:

Aufbau und Inbetriebnahme eines fernsteuerbaren Hexacopters

In diesem Praxisprojekt wird der Aufbau und die drahtlose Steuerung eines Multicopters thematisiert. Dafür wird ein Hexacopter von Grund auf aufgebaut, mit dem zwei Signalpfade realisiert werden können. Zum einen soll über den PC mit Hilfe eines Kamerasystems, als auch manuell über die Fernbedienung geflogen werden können. Für den Betrieb über den PC werden die Daten über einen XBee-Sendermodul an den XBee-Empfängermodul des Copters gesendet, der an der Steuerplatine angeschlossen ist. Damit ein Flug mit der Fernsteuerung realisiert werden kann, wird die Platine entsprechend erweitert, sodass der RC-Empänger mit der Platine verbunden werden kann. Zudem wird ein Arduino-Code entwickelt, der die Steuerung über die Fernbedienung gewährleistet. Somit soll ermöglicht werden, mit wenig Aufwand den Copter in beiden Modi zu betreiben.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Dienstag, 24. Oktober 2017, 15:30 Uhr

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Kolloquium Automatisierungstechnik

Bilge Emir, B.Sc. (ATP, RUB) sprach über das Thema:

Planung kollisionsfreier Trajektorien für mobile Roboter

Mobile Roboter sind vielfach Gegenstand der Betrachtung, um Methoden der Robotik beispielsweise in Umgebungen einzusetzen, die für Menschen nicht begehbar sind. In dieser Arbeit wird eine kollisionsvermeidende Trajektorienplanung mehrerer mobiler Roboter mit dem Ziel der Zeiteffizienz vorgestellt, die die jeweiligen Roboter von ihren Anfangspunkten zu den vorgegebenen Zielpunkten auf einer gemeinsamen Bewegungsfläche überführt. Die Trajektorienplanungen erfolgen dazu mit Hilfe eines entkoppelten Ansatzes, welche in Form von einer dezentralen Pfadplanung und einer darauffolgenden zentralen Koordination ausgeführt wird. Kollisionen mit statischen Hindernissen werden in der Pfadplanung behandelt. Kollisionsregionen der Roboter im Bewegungsgebiet untereinander werden im zweiten Schritt in Längen innerhalb der gefundenen Pfade übersetzt, welche im sogenannten Koordinationsraum repräsentiert werden. Kernbestandteil für die Durchführung beider Schritte sind Suchalgorithmen. Im ersten Schritt generieren diese die kürzesten Pfade, wohingegen im zweiten Schritt Geschwindigkeiten hervorgebracht werden, welche die Pfade jeweils in Trajektorien transformieren. Hier gewährleistet die Suche, dass ein effizienter Einsatz von Haltezuständen in den Trajektorien erfolgt. Damit wird gesichert, dass die Roboter ihre vorgegebenen Ziele unter Vermeidung von Roboter-Roboter-Kollisionen möglichst schnell erreichen. Anschließend wird das Konzept simulativ und experimentell an der Versuchsanlage SAMS erprobt.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Dienstag, 14. November 2017, 15:00 Uhr

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Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

Florian Littek (ATP, RUB) sprach im Rahmen seines Praxisprojektes über das Thema:

Batteriemanagementsystem eines mobilen Roboters

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Mittwoch, 22. November 2017, 10:30 Uhr

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Kolloquium Automatisierungstechnik

Philipp Ostendarp, B.Sc. (ATP, RUB) sprach über das Thema:

Inbetriebnahme und Erprobung eines RFID-Systems am Handling System HANS

Diese Arbeit beschäftigt sich mit einer Methode zur automatisierungstechnischen Lösung von Problemen zum Stichwort „Industrie 4.0“. Die Methode ermöglicht es, durch die Inbetriebnahme eines RFID-Systems, dass Werkstücke ihre eigenen Bearbeitungsschritte einer Fertigungszelle vorgeben können. Das in der Masterarbeit verwendete Handling-System HANS des Lehrstuhls für Automatisierungstechnik und Prozessinformatik ist eine solche Fertigungszelle, mit der Werkstücke gelagert und transportiert werden können. Sie besteht aus mehreren ereignisdiskreten Teilsystemen, welche physikalisch untereinander verkoppelt sind. Die Bearbeitungsschritte der Werkstücke werden durch die Vorgabe von Zielzuständen, die auf RFID-Transponder gespeichert sind, umgesetzt. Die RFID-Transponder sind in den zu bearbeitenden Werkstücken eingearbeitet. Zwei RFID-Schreib-Lesegeräte lesen diese Zielzustände aus und übergeben sie an die Regelungseinheit. Diese Regelungseinheit besteht aus einer Trajektorienfolgeregelung, die auf Grundlage eines Gesamtmodells in Form eines Eingangs-/Ausgangs-Automaten des Handling-Systems erstellt worden ist. Die Trajektorienfolgeregelung sorgt für die Überführung des Systemzustandes in den durch das RFID-System vorgegebenen Zielzustand. Die Modellierung des Handling-Systems HANS wird komponentenorientiert durchgeführt. Diesbezüglich wird untersucht, inwiefern die Teilsysteme des Handling-Systems HANS zu Gesamtmodellen zusammengefasst werden können, ohne dass diese durch eine sogenannte Zustandsexplosion zu komplex werden, um etwaige automatisierungstechnische Methoden umzusetzen. Anschließend wird die Trajektorienfolgeregelung mit der Zielzustandsvorgabe durch das RFID-System simulativ und experimentell an dem Handling-System HANS erprobt.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Mittwoch, 06. Dezember 2017, 10:00 Uhr

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Kolloquium Automatisierungstechnik

Kateryna Sapozhnikova, M.Sc. (Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU)) sprach über das Thema:

Analysis and stability of systems with dynamics depending on the maximum of solutions over a prehistory

In this talk, we consider dynamics of systems given by differential equations in which the unknown function depends on its maximal value over a prehistory time interval and on some input signal. Such systems, called systems with maximum, are a special subclass of systems with delay. We introduce properties of max-operator and discuss stability properties of the solution with respect to the external input. The notation of input-to-state stability is used for this purpose.

Curriculum vitae: Kateryna Sapozhnikova received Master degree in Mathematics at Odesa University, Ukraine, 2015. In 2015 joined to research group of Prof. Sergey Dashkovskiy. Overall topic of research 'Stability of controlled systems of differential equations with max-operator'. Research interests are control theory of infinite dimensional systems and approximations methods.

Ort: Gebäude ID, Etage 03, Raum 401

Termin: Dienstag, 05. Dezember 2017, 15:00 Uhr

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Kolloquium Automatisierungstechnik

Georgios Kortelis, B.Sc. (ATP, RUB) sprach über das Thema:

Erprobung einer Methode zur fehlertoleranten Regelung an der Verfahrenstechnischen Anlage VERA

In dieser Arbeit geht es um die Erprobung einer bestehenden Methode zur fehlertoleranten Regelung, an der verfahrenstechnischen Anlage VERA des Lehrstuhls für Automatisierungstechnik und Prozessinformatik. Der Prozess besteht aus den zwei physikalisch gekoppelten Tanks T1 und T2, in welche Wasser ein- und ausfließt. Das Ziel bei diesem Prozess besteht darin, dass der Füllstand in Tank T2 einen Arbeitspunktwechsel laut einer vorgegebenen Trajektorie durchführt, wobei der Tank T1 lediglich unterstützend wirkt. Im fehlerfreien Fall führt jeder Tank den geplanten Arbeitspunktwechsel durch und das Ziel des Prozesses ist erfüllt. Es wird jedoch in dieser Arbeit der Fall betrachtet, dass das Ventil für den Zufluss in den Tank T2 blockiert, wodurch der Tank T2 nicht den geplanten Arbeitspunktwechsel durchführen kann. Die Lösung ist, dass der Tank T1 die Aufgabe des defekten Tanks übernimmt und somit wird das Ziel trotz des Aktorfehlers erfüllt. Bei auf die physikalischen Gegebenheiten der Anlage VERA zurückzuführenden Stellgrößenbeschränkungen wird untersucht, inwiefern die Methode für die Umverteilung der Aufgabe von T1 zu T2 funktioniert. Anschließend werden die Ergebnisse der Erprobung vorgestellt.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Dienstag, 09. Januar 2018, 15:00 Uhr

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Kolloquium Automatisierungstechnik

Amin Aghababaei, M.Sc. (Lehrstuhl für Medizintechnik, RUB) sprach über das Thema:

Blood Pumps Control in Extracorporeal Circulation Systems using Repetitive Control

Extracorporeal Circulation Systems are the medical procedures used as either a bridge-to-recovery or a bridge-to-transplant for patients with end-stage cardiopulmonary diseases. In these therapies, the blood is drawn from the circulatory system, and it will be pumped into circulatory system after adjusting its parameters extracorporeally. The blood pump is a main component of the perfusion circuit to control the hemodynamic variables. In this talk, we are going to present Repetitive Control System as a new approach to control blood pumps. In the first case study, a Repetitive Control System will be proposed for a centrifugal blood pump by which the pump enables to reproduce arbitrary pulsatile pressures, while the centrifugal pumps intrinsically produce non-pulsatile pressure. In the second case study, a novel pump-oxygenator will be presented in which a control system including a Repetitive Controller will be introduced to control the pumping sequence of the pump-oxygenator.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Mittwoch, 31. Januar 2018, 15:00 Uhr

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Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

Dr. Zhiqiang Zhang (Beihang University - Peking University of Aeronautics and Astronautics, China) sprach über das Thema:

Integral-based event-triggered control for multi-agent systems with general linear dynamics

This talk proposes an integral-based event-triggered control strategy to solve the consensus problem of multiagent systems with general linear dynamics. We first consider the leader-following consensus problem where the communication topology has a directed spanning tree with the leader as the root. It is proved that under the proposed strategy leader-following consensus is guaranteed and the inter-event intervals are lower-bounded by positive constants. Then, the leaderless consensus problem of multi-agent systems is investigated under directed topology. We show that consensus is achieved and no Zeno behavior occurs. Simulation results verify the effectiveness of the obtained results.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Mittwoch, 14. März 2018, 11:00 Uhr

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Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

Florian Littek (ATP, RUB) sprach im Rahmen des Bachelor-Kolloquiums über das Thema:

Formationsbildung unter Verwendung eines ferngesteuerten Roboters

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde eine Formationsbildung in einer Dimension unter Verwendung eines ferngesteuerten Führungsagenten entworfen und an der Versuchsanlage SAMS implementiert. Der Vortrag geht dabei insbesondere auf die Modifikation einer der mobilen Roboter m3pi, die Entwicklung eines unterlagerten Geradeausfahrreglers sowie den Entwurf und die Implementierung einer Formationsbildung ein.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Mittwoch, 14. März 2018, 15:00 Uhr

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Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

Eda Karacora (ATP, RUB) sprach im Rahmen des Bachelor-Kolloquiums über das Thema:

Implementierung und Erprobung einer flachheitsbasierten Trajektorienfolgeregelung
für mobile Roboter

Ziel dieser Arbeit ist die Modellbildung eines neu eingesetzten mobilen Roboters sowie die Umsetzung einer flachheitsbasierten Trajektorienfolgeregelung an der neu aufgebauten Versuchsanlage SAMS. Zunächst wird ein Systemmodell für die neuen mobilen Roboter aufgestellt, das die Kinematik der nicht-holonomen Systeme beschreibt. Da dieses Modell nicht die Systemdynamik berücksichtigt, wird zusätzlich ein Modellansatz für das Übertragungsverhalten des Stellglieds aufgestellt, dessen Parameter anhand der Methode der kleinsten Quadrate identifiziert werden. Diese Parameter werden schließlich für die Implementierung einer Stellgrößenkorrektur verwendet, die sicherstellen soll, dass die tatsächlichen Geschwindigkeiten der Räder der in Matlab vorgegebenen Stellgrößen entsprechen. Im zweiten Schritt wird das Systemmodell für die Implementierung einer flachheitsbasierten Trajektorienfolgeregelung unter Verwendung einer vorgegebenen Regelkreisstruktur genutzt, die an der Versuchsanlage experimentell erprobt wird.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Mittwoch, 14. März 2018, 16:00 Uhr

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Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

Serife Gürpinar (ATP, RUB) sprach im Rahmen des Bachelor-Kolloquiums über das Thema:

Entwicklung einer OnBoard-Lageregelung für einen fernsteuerbaren Hexakopter

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Regelung eines Hexacopters. Ein Hexacopter ist eine spezielle Form eines Multicopters und besitzt sechs Rotoren, die unabhängig voneinander angesteuert werden können. Bislang erfolgt die Ansteuerung über MATLAB an der Multicopter-Anlage (MULAN) auf einem Rechner, der die Positions-, Höhen- und Lageregelung übernimmt. Nun soll der Hexacopter über eine Fernsteuerung bedient werden. Dabei ist der Bediener der Höhen- und Positionsregler. Die Lageregelung wird von einem OnBoard-Microcontroller, dem ArduinoNano, übernommen, der sich auf dem Hexacopter befindet. Dafür wird die Reglermatrix an einem dafür entwickelten Versuchsstand experimentell ausgelegt. Zur Messung der Lage wird eine inertiale Messeinheit (IMU) eingebaut und über den Arduino ausgelesen. Zur Auswahl stehen zwei IMUs, deren Messdaten unterschiedlich genau sind. Die einzelnen Komponenten und das Gesamtsystem werden experimentell an dem Versuchsstand MULAN und an dem neu entwickelten Gestell erprobt.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Dienstag, 20. März 2018, 15:00 Uhr

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