Intelligente Regelung von nichtlinearen elektromechanischen Systemen

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2011von Yuriy Tsepkovski

Neues Konzept zur Planung, Ausführung und Überwachung von Roboteraufgaben mit hierarchischen Petri-Netzen

Es wird gezeigt, wie die aufgabenausführungsrelevanten Komponenten einer hybriden Steuerungsarchitektur mit Hilfe von hierarchischen Petri-Netzen umgesetzt, integriert und mit Überwachungsmodulen verknüpft werden können. Hierzu wird zunächst ein Konzept zur Generierung von Aufgabenwissen vorgeschlagen, das es erlaubt Bausteine komplexer Handlungen systematisiert zu entwerfen. Im Anschluss wird ein neues Konzept zur online Überwachung von Bewegungsvorgängen bei humanoiden Robotern vorgestellt

Adaptive Steuerung eines mehrsegmentigen Inspektionsroboters

Mehrsegmentige Roboter können verschiedene Umgebungen befahren und inspizieren. In dieser Arbeit wird eine Steuerung entwickelt, die die selbständige Durchführung komplexer Bewegungen in unstrukturierten Umgebungen ermöglicht. Vorgaben eines menschlichen Operators und Zustandsinformationen des Roboters werden in einem Regelkreis verarbeitet. Drei Sensorsysteme erfassen diesen Zustand. Die Teilkomponenten und das Gesamtsystem werden auf den Zielsystemen MakroPlus und Kairo-II evaluiert

Tagungsband Mechatronik 2011: Dresden 31. März – 1. April 2011

Mit dieser sechsten Auflage der Tagung MECHATRONIK 2011 verbindet sich neben dem 10-jährigen Tagungsjubiläum (die erste Tagung fand im Jahre 2001 statt) auch gleichzeitig eine Premiere. Nachdem die ersten fünf Tagungen erfolgreich unter den Fittichen des VDI bzw. des VDI-Wissensforums stattgefunden hatten, beginnt das zweite MECHATRONIK-Dezennium in einem geänderten Format und mit neuen Verantwortlichkeiten und wird dennoch die bewährten Traditionen der deutschsprachigen Mechatronik-Fachgemeinde weiter pflegen. Academia trifft Industrie — Mechatronik und mechatronische Produkte sind seit jeher geprägt durch die Verknüpfung von interdisziplinärem methodenorientierten Wissen und nutzerorientierter Produktgestaltung. Diese Verknüpfung bildet sich höchst erfolgreich speziell in der deutschsprachigen Mechatronik-Fachgemeinde ab, nicht zuletzt deshalb haben deutsche Mechatronikprodukte weltweit eine exzellente Marktpräsenz. Diese enge Verzahnung ist aber ebenso im Tagungsgeschehen etabliert, wo seit vielen Jahren, im Gegensatz zu vielen anderen Ländern und internationalen Tagungen, eine gute Balance zwischen Teilnehmern aus Hochschulen und Industrie gegeben ist. Dies trifft auch auf die MECHATRONIK 2011 zu, mit 47 (70 %) Beiträgen aus Hochschulen und 20 (30 %) Beiträgen aus der Industrie bzw. Industriebeteiligung. Academia trifft Industrie — Dieser Sachverhalt wird zukünftig auch ganz transparent an den Tagungsorten und dem Tagungsumfeld sichtbar sein. Ab diesem Jahr 2011 wird die Organisation und Ausrichtung durch akademische Tagungsveranstalter durchgeführt werden. Die bisherigen wissenschaftlichen Tagungsleiter Prof. Burkhard Corves (Rheinisch- Westfälische Technische Hochschule - RWTH Aachen) und Prof. Klaus Janschek (Technische Universität Dresden) werden zukünftig gemeinsam mit Prof. Torsten Bertram (Technische Universität Dortmund) für die Ausrichtung und Durchführung verantwortlich zeichnen. Als Veranstaltungsort sind entsprechende Räumlichkeiten an den beteiligten Universitäten geplant (2011 in Dresden, 2013 in Aachen, 2015 in Dortmund). Neben einer Kostenersparnis erwarten sich die Veranstalter durch das gegenüber Kongresszentren doch intimere Umfeld einen lebendigen Gedankenaustausch zwischen Wissenschaftlern, Industrievertretern und nicht zuletzt mit dem wissenschaftlichen Nachwuchs. Speziell Studierenden soll damit ein einfacherer Zugang in die Welt des wissenschaftlichen Diskurses mit Experten aus der Industrie und Praxis ermöglicht werden. Academia trifft Industrie — Eine Stärke der bisherigen MECHATRONIK-Tagungen war immer die breite fachliche Verankerung durch die verantwortliche Trägerschaft der VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (VDI-GPP) und VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (VDI/VDEGMA). Im Selbstverständnis dieser Fachgesellschaften spielt die Bereitstellung von Kommunikationsplattformen zwischen Hochschulen und Industrie eine zentrale Rolle. In den verschiedenen Fachausschüssen von VDI-GPP und VDI/VDE-GMA findet dieser Meinungs- und Informationsaustausch regelmäßig statt. Um eine breitere Fachöffentlichkeit in diese Diskussionen einzubeziehen, ist eine gemeinsame Tagung zum Thema Mechatronik eine logische und fruchtbare Konsequenz. Auch zukünftig wird der enge fachliche und institutionelle Kontakt der Tagung MECAHTRONIK zu den Fachgesellschaften aufgrund der personellen Verankerung der Tagungsveranstalter in den Fachgesellschaften VDI-GPP und VDI/VDE-GMA erhalten bleiben. Das Tagungsprogramm 2011 bietet ein breit gefächertes Angebot an aktuellen und innovativen Fragestellungen zur Mechatronik: mechatronische Produkte, Serienfertigung mechatronischer Produkte, Ressourceneffizienz, Nutzerfreundlichkeit und Akzeptanz, Entwicklungsmethoden und -werkzeuge sowie innovative Konzepte

Entwicklung von Methoden zum Entwurf einer robusten Anti-Rupf-Regelung am Beispiel von Fahrzeugen mit trocken laufender Doppelkupplung

Die vorliegende Forschungsarbeit befasst sich mit der Entwicklung einer robusten Regelung zur aktiven Dämpfung von Antriebsstrangschwingungen in der Schlupfphase der Kupplung zur Verbesserung des Fahrkomforts speziell für Antriebsstränge mit trocken laufender Doppelkupplung. Ziel ist insbesondere die Entwicklung zielführender und effizienter Methoden, die die Entwicklung geeigneter Schwingungsdämpfungskonzepte durch aktive Momentenmodulation unterstützen. Die behandelte Problemstellung resultiert aus den wachsenden Anforderungen an Emissionsreduktion, dem damit einhergehenden Bestreben nach Verringerung der systeminhärenten Dämpfung und Verstärkter Anwendung von Leichtbaumethoden im Antriebsstrang bei gleichzeitiger Optimierung des Fahrkomforts speziell von Doppelkupplungsgetrieben. Dieser Zielkonflikt der Entwicklung von Antriebsstrangkomponenten soll durch geeignete hard- oder softwarebasierte Ansätze zur Schwingungsdämpfung nach Möglichkeit aufgelöst werden. Bisherige Ansätze zu einer solchen Lösung sind im Hinblick auf rein mechanische Lösungen entweder nicht ausreichend effektiv oder zu komplex, wogegen die effizienteren softwarebasierten Lösungen oft störanfällig, in ihrer Wirkung limitiert oder nicht in ausreichender Breite erprobt sind. Somit ergibt sich für die vorliegende wissenschaftliche Arbeit als Ziel, ein regelungstechnisches Konzept zur effizienten und insbesondere robusten Dämpfung zu finden, welches sich ebenfalls in die bestehende Getriebesteuerungssoftware integrieren lässt. Darüber hinaus werden Methoden zur Validierung dieses software-basierten Ansatzes besonders im Hinblick auf die unsicheren Systemeigenschaften generiert. Dabei stützt sich die Arbeit auf die Anwendung einer Methode zur effizienten Systemidentifikation durch Verwendung von pseudozufälligen Signalen in Simulation und Fahrzeug, einer damit entwickelten detaillierten Systemmodellierung und -simulation sowie einer so entwickelten integrierten Validierungsmethode die durch realitätsnahe Reproduktion der Phänomene eine zielgerichtete Entwicklungsarbeit ermöglicht. Mithilfe dieser Methoden wird einer aus mehreren betrachteten Ansätzen zur robusten Regelung ausgewählter Ansatz zur H-Infinity-Regelung im Zeitbereich unter Verwendung von integralen quadratischen Zwangsbedingungen (IQC) sowie der s-Prozedur entwickelt und geprüft. Damit stellt diese Arbeit den ersten Ansatz zum Entwurf einer in diesem Sinne robusten Anti-Rupf-Regelung sowie die erste bekannte praktische Anwendung des gewählten regelungstechnischen Ansatzes dar. Weitere Ergebnisse sind eine detaillierte Systembetrachtung in Form eines Zustandsraum- und Simulationsmodells sowie eine in diesem Anwendungsbereich neue Methode zur Systemidentifikation