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Forschung

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VDI-Fortschritt-Berichte

Eine Auswahl aus den 2013 und 2014 publizierten Berichten zu Themen der industriellen Automation

2013

Groke, Holger

Regelung eines permanentmagneterregten Transversalflussgenerators für direkt angetriebene Windenergieanlagen

Bisherige am Institut für elektrische Antriebe, Leistungselektronik und Bauelemente (IALB) durchgeführte Arbeiten hatten eine analytische Modellbeschreibung der Transversalflussmaschine mit Berücksichtigung der Nichtlinearitäten zum Ziel. Anstelle einer analytischen Modellbeschreibung der Maschine wird im Rahmen dieser Arbeit ein anderer Ansatz verfolgt, welcher die Ergebnisse aus dreidimensionalen FE-Simulationen zur Beschreibung des Maschinenverhaltens nutzt und diese dann als Eingangsgrößen eines analytischen Modells unter Matlab-Simulink verwendet. Der Transversalflussgenerator ist am IALB in enger Zusammenarbeit mit den Lloyd Dynamowerken GmbH & CO. KG (LDW) im Rahmen eines Forschungsvorhabens dimensioniert und ausgelegt worden. Zur Regelung des Generators ist eine an den Generator angepasste Leistungselektronik konzeptionell entworfen, dann aufgebaut und anschließend in Betrieb genommen worden.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Elektrotechnik, Band 405, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-340521-3

Christ, Timo

Modulationsverfahren für mehrstufige asymmetrische Wechselrichter

Diese Arbeit untersucht bekannte Modulationsverfahren für asymmetrische, kaskadierte Wechselrichter und stellt ein neues Verfahren vor. Anders als bei den bekannten Verfahren werden alle von dem Wechselrichter zu einem Zeitpunkt einnehmbaren Schaltzustände und die dazugehörigen Spannungen durch einen Algorithmus berechnet und optimal ausgewählt. Dieses Verfahren ermöglicht die Kombination mehrerer bisher nicht in einem Verfahren realisierter Eigenschaften. So können redundante Zustandsübergänge und das Auftreten subtraktiver Zustände unterdrückt und bauteilspezifische Einschränkungen berücksichtigt werden, ohne die dynamischen Eigenschaften zu verschlechtern. Mit dem vorgestellten neuen Verfahren kann trotz niedriger Schaltfrequenz die Ausgangssignalqualität deutlich gesteigert werden. Gleichzeitig wird ein hoher Wirkungsgrad erreicht.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Elektrotechnik, Band 406, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-340621-0

Dempewolf, Kay-Horst

Modellierung des dynamischen Verhaltens permanentmagneterregter Synchronmaschinen

Zur Dimensionierung von permanentmagneterregten Synchronmaschinen bestehen sowohl analytische als auch numerische Berechnungswerkzeuge. Aufgrund von immer spezieller werdenden dynamischen Anforderungen rücken transiente Betrachtungen stärker in den Vordergrund. Zur Simulation kann ein transientes Hauptwellenmodell einer permanentmagneterregten Synchronmaschine verwendet werden, welches mithilfe von wenigen Differentialgleichungen die fundamentalen elektrischen und mechanischen Zusammenhänge verbindet. Bestandteil dieser Arbeit sind Untersuchungen, inwieweit die Simulationsergebnisse des Hauptwellenmodells mit Messungen übereinstimmen. Außerdem werden drei modifizierte transiente Modelle vorgestellt, die weitere technische Effekte berücksichtigen. Eine Möglichkeit zur Parametrisierung jedes vorgestellten transienten Modells auf Basis von numerischen Verfahren wird erläutert.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Elektrotechnik, Band 407, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-340721-7

Veeh, Christopher

Oberwellenorientierte Wicklungsmodifikation von permanentmagneterregten Synchronmaschinen mit Zahnspulenwicklung

In dieser Arbeit wird ein Verfahren zur Modifikation von Zahnspulenwicklungen von permanentmagneterregten Synchronmaschinen vorgestellt, das die gezielte Anpassung des jeweiligen Wicklungsschemas ermöglicht. Dabei wird vor allem das Geräuschverhalten betrachtet. Mit Hilfe von analytischen Berechnungen der elektromagnetischen und strukturdynamischen Zusammenhänge auf Basis der Drehfeldtheorie werden die Spektralanteile der Luftspaltinduktion identifiziert, die maßgeblich zur geräuschverursachenden Radialkraftanregung beitragen. Eine systematische Vorgehensweise der gezielten Modifikation der Windungszahl einzelner Spulen eines Strangs zur Minimierung von elektromagnetisch verursachten Geräuschen wird aufgezeigt und deren Realisierungsmöglichkeit bewertet. Anhand von numerischen Simulationen und experimentell ermittelten Daten werden die Ergebnisse der analytischen Berechnungen bestätigt.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Elektrotechnik, Band 408, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-340821-4

Domurat-Linde, André

Optimierung des Störemissionsverhaltens von Leistungsmodulen im UKW-Frequenzbereich

Die Entwicklung von leistungselektronischen Geräten für Elektro- und Hybridfahrzeuge sowie für die Solarindustrie führt zu neuen Herausforderungen an die Volumen-, Gewichts- und Preisreduktion. Seitens der Leistungselektronik wird diesen Forderungen meist mit höheren Taktraten und steileren Pulsflanken begegnet – hierunter leidet allerdings die Zuverlässigkeit dieser Geräte, unter anderem ihre Elektromagnetische Verträglichkeit. An dieser Schwachstelle setzt vorliegende Arbeit an. Sie stellt die Frage, ob jenseits klassischer Filter- und Schirmungstechniken Möglichkeiten bestehen, die Störemission von Leistungsmodulen zu reduzieren. Die Arbeit zeigt, dass die Emission im UKW-Bereich (30-300 MHz) durch den Aufbau des Moduls beeinflusst werden kann. Modelle zur Analyse und Vorhersage der Störemission von Leistungsmodulen im UKW-Bereich werden entwickelt und für den Entwurf und Aufbau abstrahlungsarmer Module genutzt. Messungen an Prototypen zeigen eine Reduzierung der Emissionen von etwa 20 dB über den gesamten UKW-Bereich.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Elektrotechnik, Band 409, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-340921-1

Tagungsband

Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen 2013

Wie bei den vorangegangenen Fachtagungen „Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen“ liegt der Schwerpunkt aller Beiträge auf der Praxisbezogenheit und Anwendbarkeit für den mess- und prüftechnischen Praktiker. Mehr noch haben die Autoren mehrere separate Kapitel einbezogen, die auf eine empfohlene messtechnische Praxis zielen und die auch die Komponenten Eignung, Risiko und Qualität mit erfassen. Dadurch wird auch die Verbindung hergestellt zwischen genauen Messergebnissen einerseits und der sicheren Anwendbarkeit der Produkte andererseits. Zugleich wird damit der Zusammenhang von Prüfmittelmanagement, Akkreditierungsanforderungen und Normung hergestellt und die zentrale Rolle des Messwesens herausgestellt. Neue mathematische Techniken sind die Modellbildung, üblicherweise unter Verwendung von Monte-Carlo-Methoden, die ein weites Anwendungsspektrum eröffnen. Ganz wesentlich ist die Einbeziehung dynamischer Systeme, die immer größere Bedeutung, unter anderem für die Steuerung von Energienetzen, erlangen.

VDI-Berichte/VDI-Tagungsbände, Sachgebiet: Mess- und Automatisierungstechnik, Band 2216, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-092216-41

Tagungsband

Automation 2013-14. Branchentreff der Mess- und Automatisierungstechnik

Die aktuelle Entwicklung der Automation ist durch eine zunehmende lokale Vernetzung von Komponenten und Softwarewerkzeugen geprägt. Als nächster Innovationsschritt steht eine breite Nutzung globaler Netze für automatisierungstechnische Anwendungen unmittelbar bevor. Damit bieten sich neue, bisher nur ansatzweise angedachte Konzepte und Geschäftsmodelle. Das reicht von der Verlagerung von Diensten in die sogenannte Cloud bis hin zu offenen vernetzten Systemen der Automation. Der Kongress Automation 2013 greift diese Thematik mit seinem Motto „Automation (in the) cloud“ auf und will dazu anregen, Chancen, Herausforderungen und Risiken dieser offenen Kommunikation der Automatisierungssysteme über die klassischen Anlagengrenzen hinweg zu diskutieren.

VDI-Berichte/VDI-Tagungsbände, Sachgebiet: Mess- und Automatisierungstechnik, Band 2209, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-092209-6

Labisch, Daniel

Verkopplungsbasierte Methoden zum Regler- und Beobachterentwurf für nichtlineare ­Deskriptorsysteme

Die vorliegende Arbeit behandelt die regelungstechnische Analyse und Synthese nichtlinearer Deskriptorsysteme. Dafür wird eine äquivalente verkoppelte Zustandsraumbeschreibung für ein Deskriptorsystem hergeleitet, auf welches bekannte Verfahren angewandt werden können. Die anschließende Übertragung von Verfahren auf das Deskriptorsystem führt zu neuen Methoden für nichtlineare Deskriptorsysteme: für das dynamische und das statische Entkopplungsproblem werden jeweils neue notwendige und hinreichende Bedingungen angegeben, wobei mit der exakten Linearisierung ein konkreter Reglerentwurf bereit gestellt wird, die Nulldynamik wird allgemeingültig definiert, der zeitvariante Riccatientwurf auf Deskriptorsysteme übertragen, die Beobachtbarkeit allgemein definiert und der Entwurf kausaler Beobachter konstruktiv in einen Zustandsbeobachterentwurf in Verbindung mit neuen notwendigen und hinreichenden Bedingungen überführt. Abschließend erfolgt die Anwendung der neuen Methoden auf mehrere Beispielsysteme, wobei für den Prüfstand eines Parallelroboters Messdaten vorgestellt werden.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik, Band 1227, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-522708-0

Ortseifen, Andreas

Entwurf von modellbasierten Anti-Windup-Methoden für Systeme mit Stellbegrenzungen

Durch die Nichtbeachtung der immer vorhandenen Stellbegrenzungen bei der Auslegung eines Reglers kann es während des Betriebs zu einem unerwünschten Fehlverhalten des Regelkreises – dem sogenannten Windup – kommen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem systematischen Entwurf von Anti-Windup-Maßnahmen, die in Kombination mit einem zuvor ausgelegten Regler einen sicheren und effizienten Betrieb des Regelkreises trotz vorhandener Stellbegrenzungen gewährleisten. Es werden lineare und nichtlineare modellbasierte Anti-Windup-Methoden behandelt. Neben einer Stabilitätsgarantie für den Regelkreis und einer hohen Regelgüte liegt der Fokus auf einem einfach durchführbaren Entwurf mit möglichst wenigen vom Anwender zu wählenden Parametern. Letzteres wird durch eine auf konvexer Optimierung basierende Parametrierung des Anti-Windup erreicht.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik, Band 1225, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-522508-6

Komsta, Jan

Nonlinear Robust Control of Electro-Hydraulic Systems

"Nonlinear Robust Control of Electro-Hydraulic Systems" presents systematic and comprehensive study of design and practical investigation of Sliding Mode Control (SMC) algorithms applied to servo-hydraulic actuators. The SMC is well known for its robustness against modeling uncertainties and external disturbances, along with a relatively simple structure and a manageable design process. These attributes make it very suitable for use in the fluid power. Developed Sliding Mode algorithms are applied for position and pressure control of cylinder drives as well as pressure controller for speed-variable-pump systems. Presented control methods, and their tuning rules, were developed in order to fulfill the demands of industry for suitability and handling during system commissioning. The controller performance was experimentally verified. Results show that the dynamic behavior, accuracy and robustness of the considered systems can be significantly improved by use of nonlinear SMC.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik, Band 1224, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-522408-9

Saupe, Florian

Linear Parameter Varying Control Design for Industrial Manipulators

This work addresses researchers and engineers interested in applied linear parameter varying (LPV) control. It is shown how this method allows improving the performance capabilities of industrial manipulators with notable elasticities. The whole tool chain is covered: the LPV controller synthesis algorithms, a dedicated plant modeling in combination with parameter identification and the actual controller design and tuning. A special focus is set on improving the reliability of the synthesis algorithms and the framework which allows tuning the performance of the control system. In comprehensive benchmarks, different designs are compared on the basis of a meaningful objective function. The results are validated in experiments.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik, Band 1223, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-522308-2

Krettek, Johannes

Ein multikriterieller evolutionärer Algorithmus mit interaktiver Präferenzintegration – Angewendet zur Optimierung von Hydraulikventilreglern

Im Kontext der Entwicklung komplexer technischer Systeme, treten Optimierungsprobleme auf, die nur mit der Unterstützung von Algorithmen gelöst werden können. Ein solcher Prozess setzt sich immer aus der eigentlichen Optimierung eines definierten Problems und einem Entscheidungsprozess zur Problemdefinition zusammen. Diese Arbeit stellt ein Verfahren zur Integration dieses Entscheidungsprozess und eines multikriteriellen evolutionären Algorithmus vor, bei dem die interaktive Präferenzartikulation des Anwenders den komplexen und fehleranfälligen Entscheidungsprozess vereinfacht. Dadurch wird der Anwender entlastet und der Algorithmus auf präferierte Lösungen fokussiert und beschleunigt. Im Fokus stehen dabei die Optimierung dynamischer Systeme und die damit verbunden Herausforderungen. Als Anwendung wird die Hardware-in-the-Loop-Optimierung von Hydraulikventilreglern unter Betriebsbedingungen vorgestellt.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik, Band 1221, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-522108-8

Schuhmacher, Frank

Automatische Generierung von IEC 61131-3 Steuerungscode aus einer GRAFCET-Spezifi­kation

Die vorliegende Arbeit widmet sich dem grafischen Beschreibungsmittel GrAphe Fonctionnel de Commande Etape et Transitions (GRAFCET). Sie zeigt auf, wie aus einer GRAFCET-Spezifikation mit Hilfe rechnergestützter Methoden Steuerungscode automatisch generiert werden kann, der konform zum Standard IEC 61131-3 ist. Es wird ein umfassendes formales Modell auf der Grundlage steuerungstechnisch interpretierter Petrinetze für GRAFCET definiert, welches insbesondere zeitabhängige Bedingungen und Elemente zur hierarchischen Strukturierung berücksichtigt und als Grundlage für die automatische Generierung von IEC 61131-3 Steuerungscode dient. Des Weiteren werden prototypische Implementierungen für softwarebasierte Werkzeuge vorgestellt, die das Erstellen einer GRAFCET-Spezifikation sowie eine automatische Generierung IEC 61131-3 konformen Steuerungscodes ermöglichen.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Rechnerunterstützte Verfahren, Band 450, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-345020-6

Güttel, Knut

Konzept zur Generierung von Steuerungscode für Fertigungsanlagen unter Verwendung wissensbasierter Methoden

Die beiden wesentlichen Lücken im Bereich des Engineerings von fertigungstechnischen Anlagen sind das Fehlen eines durchgängigen Datenmodells entlang des Engineering-Prozesses, sowie das Fehlen der automatisierten Generierung des Steuerungscodes für die über den Sollablauf hinausgehenden Funktionen einer fertigungstechnischen Anlage. Die einzelnen Funktionen eines Steuerungscodes für fertigungstechnische Anlagen wurden im Rahmen dieser Arbeit identifiziert und die benötigten Informationen für die automatisierte Generierung dieser Funktionen ermittelt. Um einen Mehraufwand für die Planer zu vermeiden, wurde in dieser Arbeit aufgezeigt, wie diese Informationen, welche das Ergebnis vorangegangener Engineering-Schritte darstellen, automatisiert in ein gemeinsames Datenmodell überführt werden können. Die Generierung des Steuerungscodes erfolgt unter Verwendung eines eingebetteten wissensbasierten Systems, welches sich der Techniken des Semantic Webs bedient.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Recherunterstützte Verfahren, Band 444, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-344420-5

Schreiber, Sebastian

Entwicklung einer Vergleichs- und Bewertungsmöglichkeit von dezentralen Steuerungsarchitekturen für Produktionssysteme

Trotz eines wohl artikulierten Bedarfes, ist der industrielle Durchbruch von dezentralen Steuerungsarchitekturen für Produktionssysteme noch immer nicht vollzogen. Wenn es gelingt, dezentrale mit herkömmlichen Steuerungsarchitekturen für die Prozessteuerung von Produktionssystemen zu vergleichen, kann dieses zu einer Steigerung der Akzeptanz dezentraler Ansätze führen. In diesem Kontext versucht die vorliegende Arbeit den Vergleich solcher Ansätze, und die zwingend notwendige Bewertung dieser, auf eine fundierte Basis zu stellen und einen Untersuchungsrahmen hierfür zu liefern. Hierzu wird ein Anforderungskatalog formuliert und ein einheitlicher Untersuchungsraum definiert. Zudem wird eine technologieneutralen Beschreibung eines Referenzsystems entwickelt und dargestellt. Das entwickelte Referenzsystem wurde als Simulationsmodell implementiert und mit zwei unterschiedlichen Steuerungsarchitekturen untersucht. Erste Ergebnisse und Bewertungen werden präsentiert.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Recherunterstützte Verfahren, Band 448, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-344820-3

Tagungsband

26. Fachtagung - Technische Zuverlässigkeit 2013 Entwicklung und Betrieb zuverlässiger Produkte

Die Zuverlässigkeit von Produkten steht heute mehr denn je im Blickfeld nicht nur der Kunden, sondern vor allem auch der Hersteller. Kosten- und Zuverlässigkeitsaspekte nehmen an Bedeutung zu und sind bereits bei der Planung und Entwicklung neben funktionalen Forderungen zu berücksichtigen. Die Zuverlässigkeit eines Produktes muss über den gesamten Produktlebenslauf kalkulierbar sein. Hierzu stehen in Abhängigkeit der Datenlage verschiedenste qualitative und quantitative Methoden zur Ermittlung der Komponenten- und Systemzuverlässigkeit zur Verfügung. Die Schaffung einer aussagekräftigen Datenbasis und die Neu- und Weiterentwicklung von Zuverlässigkeitsmethoden ist das Ziel vieler derzeitiger Bemühungen.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Systementwicklung und Projektgestaltung, Wertanalyse, Band 2210, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-092210-2

Treppe, Konrad

Energiemanagement: Wärmetechnische Analyse komplexer Prozesse – Bilanzieren, Modellieren und Optimieren am Beispiel der Papierher­stellung

Die energetische Optimierung komplexer Produktionsprozesse sollte kontinuierlich verlaufen und im Betriebsalltag verankert sein. Bei der Papierherstellung konnten dadurch seit 1950 Wärmeeinsparungen von über 70 Prozent, zum Beispiel durch Wärmerückgewinnung, erzielt werden. Jedoch wird es mit sinkendem Temperaturniveau immer aufwändiger, die in der Abluft enthaltene Wärme sinnvoll zu nutzen. Diese Arbeit hilft Praktikern beim Energiemanagement – durch Verbesserung der Wärmeeffizienz wirtschaftlicher zu produzieren und ihre Anlage so unabhängiger vom unsicheren Marktumfeld zu machen. Die Methode zur wärmetechnischen Analyse – Smart Metering für den Wärmeverbrauch – von komplexen Prozessen wird anhand von Praxisbeispielen anschaulich dargestellt und ist eine Hilfestellung bei Investitionsentscheidungen für oder gegen Maßnahmen zur Energieeinsparung.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Technik und Wirtschaft, Band 203, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-320316-1

Hartwich, Arndt

Adaptive Numerical Methods for Dynamic Real-Time Optimization of Chemical Processes

Today, the chemical industry faces particularly challenging market conditions. Chemical processes are often operated in a dynamic mode. However, optimal operation is difficult to determine for dynamic phases. Dynamic optimization represents an attractive approach to either determine the optimal operation off-line or to directly enhance the operation in real time, which is then termed dynamic real-time optimization (DRTO). The key element of any DRTO implementation is a dynamic optimization algorithm, which solves the embedded optimization problem efficiently to calculate the optimal control trajectories in real time. Applying nonlinear dynamic optimization to industrial process models results in high calculation times limiting the use of DRTO for most chemical processes. This work deals with further development of the so-called single-shooting method for dynamic optimization problems. An adaptive discretization method is intensively used which enables a very accurate solution at comparably low computational times. Furthermore, a parallel variant of the required numerical integrator, which dominates the computational effort, is presented. Many chemical processes exhibit unstable dynamics, which are particularly challenging to optimize. A novel method is proposed which enables the efficient optimization of unstable dynamical systems. Last, the application of a dynamic real-time optimizer to a semi-batch reactor is studied.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Verfahrenstechnik, Band 935, VDI-Verlag 2013, ISBN 978-3-18-393503-1

Siatkowski, Marek

Transversalfluss-Linearmaschine mit passivem Stator

In der Industrie verwendete lineare Synchron-Direktantriebe bestehen zumeist aus einem Läufer, der eine Wanderfeldwicklung enthält, und einer Magnetbahn als Stator. Diese muss aufwändig gekapselt werden und bestimmt aufgrund der teuren Permanentmagneten maßgeblich die Kosten des gesamten Motors. In der vorliegenden Arbeit werden der Entwurf und der Aufbau eines Transversalfluss-Linearmotors beschrieben, bei dem sowohl die Wicklung als auch die Permanentmagneten im Läufer integriert sind. Die Magneten im Läufer können deutlich besser gegen äußere Einflüsse, wie zum Beispiel Eisenspäne, geschützt werden. Der Stator besteht lediglich aus herkömmlichen Elektroblechen. Der Motor bietet besonders für lange Verfahrwege einen großen Vorteil. Neben dem elektromagnetischen Entwurf des Motors mittels Finite-Elemente-Methode befasst sich die Arbeit auch mit Werkstoffen, Verlusten und Fertigungsverfahren, mit der Zielsetzung, alle diese Aspekte aufeinander abzustimmen. Am Versuchsmotor werden die Ergebnisse anhand umfangreicher Messungen nachgewiesen.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Elektrotechnik, Band 410, VDI-Verlag 2014, ISBN 978-3-18-341021-7

Ewert, Daniel

Adaptive Ablaufplanung für die Fertigung in der Factory of the Future

Die vorliegende Arbeit wendet sich an Ingenieure und Wissenschaftler im Bereich der Produktionstechnik. Sie befasst sich mit Verfahren zur automatischen Erstellung, Planung und Steuerung flexibler Fertigungsprozesse. Ziel ist die Implementierung eines Steuerungssystems, welches automatisch Fertigungsabläufe aus der deklarativen Beschreibung eines anzufertigenden Produkts ableitet und ausführt. Dabei ist es in der Lage, den individuellen Fertigungsprozess jedes in der Fertigung befindlichen Produkts während der Fertigung so an die aktuelle Situation anzupassen, dass vorhandene Ressourcen optimal im Sinne eines gegebenen Zielsystems genutzt werden. Hierfür wird ein Modell zur Abbildung von Produkteigenschaften und Fertigungsressourcen entwickelt, im Anschluss daran werden Algorithmen entworfen, welche die genannte Funktionalität realisieren. Dabei werden jeweils zentrale und verteilte Ansätze implementiert und im Anschluss evaluiert. Die vorliegende Arbeit wurde von der Deutschen Forschungsgesellschaft DFG im Rahmen des Exzellenzclusters „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“ ge­fördert.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Informatik/Informationstechnik, Band 830, VDI-Verlag 2014, ISBN 978-3-18-383010-7

Baier, Martin

Mechatronische Fahrwerke zur Komfortverbesserung in Schienenfahrzeugen und modell­inverse Vermessung der Gleislage

Die vorliegende Arbeit wendet sich an Ingenieure und Wissenschaftlicher, die im Bau und Betrieb von Schienenfahrzeugen tätig sind. Sie befasst sich im ersten Teil mit dem Komfortverbesserungspotenzial aktiver Schienenfahrzeugfahrwerke im Vergleich zu passiven Fahrwerken. Nach Diskussion der Modellierung von Trasse und Fahrzeug sowie Darstellung einer neuen Simulationsmethode zur Kopplung von Mehrkörpersimulationsprogrammen und regelungstechnischer Simulationssoftware wird das Skyhook-Prinzip mit Hilfe der heute validen Annahme der Kenntnis von Trassierung und aktueller Fahrzeugposition optimiert. Vergleichend werden die Komfortverbesserungspotenziale der Sliding Mode Control diskutiert. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Möglichkeit der Messung der Gleislage durch Beschleunigungsmessung am Wagenkasten und Inversion des zugehörigen Fahrzeugmodells hergeleitet, dargestellt und bewertet.

VDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik, Band 1229, VDI-Verlag 2014, ISBN 978-3-18-522908-4

Kopfstedt, Thomas

Algorithms for planned and coordinated movement of formations of mobile Systems

This work introduces a possible control architecture for formations of unmanned systems. The specific design allows it to use the same architecture for USVs, UUVs, UGVs and UAVs. To proof the capabilities of this control architecture two parts of the control architecture are discussed in detail. These are global path planning using mixed integer programming and fuzzy control for reactive movement. In case of the mixed integer programming existing approaches have been widely extended to allow a description of 3D obstacles in a more native way and to support different platform limitations. The developed and tested fuzzy control algorithms are designed to allow the control of stability of formations of unmanned vehicles for 2D and 3D cases in combination with collision avoidance of each individual system inside the formation. The results are discussed on the outcome of various simulations and based on a set of experiments.

VVDI-Fortschritt-Berichte, Sachgebiet: Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik, Band 1228, VDI-Verlag 2014, ISBN 978-3-18-522808-7

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