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Kolloquium Automatisierungstechnik (144 000)


Übersicht WS 2018/2019




Einladung zum Kolloquium Automatisierungstechnik

Marc Wissing (ATP, RUB) sprach über das Thema:

Vernetzter Entwurf von Trajektorienfolgereglern für gekoppelte Systeme

In diesem Vortrag wird das Regelungsziel behandelt, vernetzte Trajektorienfolgeregler zu entwerfen, welche die Ausgänge mehrerer gekoppelter Regelstrecken vorgegebenen Zieltrajektorien folgen lassen.
Dabei geht es nicht darum, einen stationären Endwert anzunehmen oder ein Arbeitspunktwechsel mit beliebiger Trajektorie auszuführen, sondern den Ausgang zu jedem Zeitpunkt exakt vorzugeben.
Zunächst wird der Entwurf von Trajektorienfolgeregler für gekoppelte Regelstrecken auf einen Entwurf von Trajektorienfolgeregler für entkoppelte Regelstrecken reduziert. Dafür wird ein Kommunikationsnetzwerk zur Hilfe genommen. Es zeigt sich, dass für die Entkopplung eine Bedingung an die Systemparameter gelten muss. Für die entkoppelten Regelstrecken wird eine Vorsteuerung unter Verwendung der Flachheit entworfen. Für flache lineare Systeme existiert ein internes Signal, mit dem das Systemverhalten exakt beschrieben werden kann.
Hierbei stellt sich gerade die Umrechnung der Zieltrajektorie in das interne Signal als Schwierigkeit heraus. In der Literatur wird diese Umrechnung oft vernachlässigt, weshalb hier eine exakte Vorschrift gesucht wird. Um diese Vorschrift zu finden, ist unter anderem ein Differential-Algebraisches-Gleichungssystem zu lösen.
Die sich ergebenen Vorsteuerungen der entkoppelten Systeme können ebenfalls für die gekoppelten Regelstrecken verwendet werden. Dabei stellt die Konsistenz zwischen Zieltrajektorien und Anfangszuständen eine notwendige Bedingung dafür dar, dass exakte Trajektorienfolge garantiert wird. Im Falle der Inkonsistenz wird mit stabilisierenden Reglern asymptotische Trajektorienfolge erzielt.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Dienstag, 02. Oktober 2018, 15:00 Uhr

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Einladung zum Kolloquium Automatisierungstechnik

Prof. Hideaki Ishii (Department of Computer Science, Tokyo Institute of Technology) sprach über das Thema:

Distributed Randomized Algorithms for PageRank Computation: Recent Advances

PageRank is a well-known centrality measure for the web used in search engines, representing the importance of each web page. Its computation is very large scale as the rankings for all pages in the entire web are to be calculated at once, and this has prompted various studies on the algorithmic aspects of this problem. In this talk, we first present a short overview on the the problem and recent studies on distributed algorithms that have been developed in the systems control area. These algorithms are motivated by the research on collaborative control of multi-agent systems and share the following features:

  1. each page computes its own PageRank value by interacting with pages connected over hyperlinks and
  2. gossip-type randomization is employed in their communications..

Then, we introduce a new class of distributed algorithms, which is based on a simple but novel interpretation of PageRank. It is demonstrated via analysis and numerical simulations that these algorithms have significant advantages in their convergence performances in comparison with other existing techniques. In the last part, we discuss the works on randomization-based distributed algorithms from a broader perspective.

Ort: Gebäude ID, Etage 03, Raum 419

Termin: Donnerstag, 04. Oktober 2018, 15:00 Uhr

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Einladung zum Kolloquium Automatisierungstechnik

Marius Fischer, B.Sc. (ATP, RUB) sprach über das Thema:

Synchronisation von mobilen Robotern auf einer Kreisbahn

In diesem Vortrag wird ein Regelungsalgorithmus zur Synchronisation der Abstände zwischen nicht-holonomen mobilen Robotern vorgestellt. Dabei wird durch eine Bahnregelung sichergestellt, dass die Roboter auf einer vorgegebenen Kreisbahn fahren. Die Abstände zwischen den Robotern werden durch die Differenz der Phasenwinkel beschrieben. Über ein Kommunikationsnetzwerk ist ein Informationsaustausch zwischen den Robotern möglich. Durch vernetzte Teilregler wird die Geschwindigkeit, mit der sich die Roboter entlang der Kreisbahn bewegen, basierend auf den lokal vorliegenden Informationen so angepasst, dass die Synchronisation der Abstände zwischen den Robotern gewährleistet werden kann. Um Kollisionen zu vermeiden, wird der Sollabstand variabel gewählt und die geregelten Roboter auf externe Positivität geprüft. Die entworfene Regelung wurde an der Versuchsanlage SAMS implementiert und experimentell erprobt.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

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

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Einladung zum Kolloquium Automatisierungstechnik

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

Erprobung einer Abstraktions- und Koordinationsmethode für vernetzte
ereignisdiskrete Systeme am Handling System HANS

In dieser Arbeit wird eine Abstraktions- und Koordinationsmethode für vernetzte ereignisdiskrete Systeme erweitert, implementiert und simulativ am Handling-System HANS untersucht. Vernetzte ereignisdiskrete Systeme bestehen aus mehreren lokal gesteuerten Teilsystemen, die über ein Kommunikationsnetzwerk in Verbindung treten können, um kooperative Aufgaben gemeinsam zu lösen. Das kooperative Verhalten der Teilsysteme kann dabei durch ein vereinfachtes Modell beschrieben werden, welches mithilfe der Abstraktionsmethode erzeugt wird. Auf Grundlage dieses Modells wird eine vernetzte Steuerung mit der Koordinationsmethode entworfen, die in den Netzwerkeinheiten der einzelnen Teilsysteme realisiert ist und sicherstellt, dass die kooperativen Aufgaben gelöst werden. Die vorgegebene Theorie zur Vernetzung von ereignisdiskreten Systemen bezieht sich auf zwei Teilsysteme, sodass eine Erweiterung der Theorie notwendig ist. Dazu werden die Netzwerkeinheiten um eine interne Dynamik ergänzt, die sicherstellt, dass immer nur die Teilsysteme miteinander kommunizieren und interagieren, die an einer Kooperation beteiligt sind. Die entworfenen lokalen Steuerungen und Netzwerkeinheiten wurden implementiert und das Verhalten des vernetzten Systems HANS in einer Simulation untersucht.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Dienstag, 23. Oktober 2018, 15:00 Uhr

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Einladung zum Kolloquium Automatisierungstechnik

Felix Hagedorn, B.Sc. (ATP, RUB) spricht über das Thema:

Ereignisbasierte Trajektorienplanung zur Kollisionsvermeidung mobiler Objekte
mit Anwendung an Quadrokoptern

Bewegen sich mobile Objekte unabhängig voneinander in einem begrenzten Raum, werden zur Kollisionsvermeidung Sensoren oder ein kontinuierlicher Austausch von Positionsdaten benötigt. In diesem Vortrag wird ein neuer Ansatz zur Kollisionsvermeidung, basierend auf der vernetzten ereignisbasierten Trajektorienplanung vorgestellt. Gegenüber den konventionellen Methoden, bietet dieses Verfahren eine wesentliche Reduktion des Kommunikationsaufwands.
Zur Realisierung der ereignisbasierten Trajektorienplanung, wird jedes Objekt um eine Trajektorienplanungseinheit erweitert. Diese beinhaltet neben einem Ereignisgenerator, der zur Bestimmung der Kommunikationszeitpunkte eingesetzt wird, einen Prädiktor und eine Trajektorienplanung. Der Prädiktor bestimmt zwischen den Kommunikationszeitpunkten Unsicherheitsbereiche, in denen sich die anderen Objekte aufhalten können. Auf Basis der Unsicherheitsbereiche, kann der Ereignisgenerator bestimmen, ob die Kommunikation aufgrund einer möglichen Kollisionsgefahr initiiert werden muss. Besteht Kollisionsgefahr, fordert der Ereignisgenerator die Trajektorienplanung auf, eine Ausweichtrajektorie zu planen. Um zu garantieren, dass die Trajektorien im zulässigen Transitionsbereich verlaufen, werden Bézierkurven eingesetzt. Unter Beachtung der Stellgrößenbeschränkungen, wird mit einem Optimierungsproblem die minimale Transitionszeit der Trajektorien ermittelt.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553

Termin: Dienstag, 30. Oktober 2018, 15:00 Uhr

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Einladung zum Kolloquium Automatisierungstechnik

Dr. Alexander Schaum (Christian-Albrechts-Universität zu Kiel) sprach über das Thema:

Dissipativitätsbasierter Entwurf von nichtlinearen Reglern und Beobachtern

Die Theorie der Dissipativität als Beschreibung der Energiebilanz eines Systems hat sich als ein geeigneter Rahmen für die Betrachtung dynamischer Systeme und deren Stabilitätseigenschaften erwiesen. Dies ist durch den direkten Zusammenhang mit der Stabilitätstheorie nach A. Lyapunov begründet. Die Bedeutung dieser Ansätze für die Regelungstheorie wird deutlich durch die Fülle der in der Literatur vorhandenen Arbeiten in welchen dissipativitätsbasierte Konzepte in unterschiedlicher Art verwendet werden. Hierbei werden oftmals physikalisch motivierte Energiekonzepte verwendet als auch die klassischen Energiebegriffe abstrahiert um somit größere Systemklassen betrachten zu können. Ein Beispiel hierfür sind biologische Systeme, für welche keine direkte Analogie mittels mechanischer und chemischer Energiebegriffe möglich ist.

In diesem Vortrag soll eine kurze Darstellung der dissipativitätsbasierten Ansätze zur Stabilitätsanalyse nichtlinearer Systeme erfolgen und deren Nutzen für den Entwurf nichtlinearer Zustandsschätzer und Regler illustriert werden. Hierbei sollen sowohl konzentriert-parametrische Systeme (beschrieben durch gewöhnliche Differentialgleichungen) als auch verteilt-parametrische Systeme (beschrieben durch partielle Differentialgleichungen) betrachtet werden. Da bei örtlich verteilten Systemen die Positionierung von Sensoren und Aktoren als zusätzlicher Freiheitsgrad auftritt soll aufgezeigt werden wie dissipativitätsbasierte Ansätze verwendet werden können um geeignete Positionen zu bestimmen. Die theoretischen Betrachtungen werden hierbei jeweils durch geeignete Beispiele und Anwendungen illustriert.

Kurz-CV:
Alexander Schaum studierte bis zum Vordiplom in 2002 Mathematik an der Universität Tübingen und erhielt 2006 sein Diplom in Technischer Kybernetik an der Universität Stuttgart. Im Jahr 2009 schloss er seine Promotion in Regelungstechnik an der Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) in Mexiko-Stadt ab. Von 2009 bis 2010 war er Post–Doktorand am Lehrstuhl für Automatisierungstechnik der UNAM und anschließend bis 2011 am Lehrstuhl für Verfahrenstechnik der Universidad Autónoma Metropolitana – Iztapalapa (UAM-I) in Mexiko Stadt. Von Juni 2011 bis März 2014 war er Gastprofessor am Lehrstuhl für Angewandte Mathematik und Informatik der Universidad Autónoma Metropolitana – Cuajimalpa (UAM-C) in Mexiko-Stadt. Seit 2014 ist er als Post-Doktorand am Lehrstuhl für Regelungstechnik der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel beschäftigt.

Ort: Gebäude ID, Etage 03, Raum 401

Termin: Dienstag, 29. Januar 2019, 15:00 Uhr

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Einladung zum Kolloquium Automatisierungstechnik

Dipl.-Inform. Florian Kempf (Julius-Maximilians-Universität Würzburg) sprach über das Thema:

Formation and attitude control of networked and fractionated small satellites

There has been a major shift in modern space industry from monolithic space-craft to cooperating small spacecraft for many current and future space applications, e.g. earth observing missions like the Dove constellation from planet-labs. This development is partly motivated by lower replacement costs of a failing satellite unit and shorter innovation/testing cycles in comparison to a single big satellite solution. Another space trend is towards more and more modular satellite architectures, up to even fractionated architectures, where a single satellite is composed of highy independent hardware-subumodules. These architectures allow a higher degree of hardware reusability and mission adaptivity than conventional space-craft used to date. In both trends cooperation and independent reaction capability play a central role and require a high degree of autonomy and inter-satellite communication, similar to networked robots on the ground. Most applications, e.g. joint tracking of a target on earth or taking distributed radar measurements, require specific coordinated relative motion or alignment, which needs to be controlled taking the distributed nature of the system and communication aspects into account.
In this talk several control approaches for both attitude and formation control of distributed networked small satellite systems, as well as fractionated space crafts, are going to be presented that are currently in development at the robotics and telematics institute at the University of Würzburg and the Zentrum-für-Telematik e.V. (ZfT).

Ort: Gebäude ID, Etage 03, Raum 401

Termin: Dienstag, 12. Februar 2019, 15:00 Uhr

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