ATP » Lehre » Kolloquium»  Rückblick SS 15

Kolloquium Automatisierungstechnik (147 508)


Übersicht SS 2015




Kolloquium Automatisierungstechnik

Kai Schenk, B.Sc. (ATP, RUB) sprach über das Thema:

Kombination von beobachterbasierter Diagnose und Rekonfiguration durch Fehlerverdeckung mit Anwendung am Multicopter

Im Falle einer fehlerhaften Aktorik muss eine Diagnoseeinheit den fehlerhaften Aktor detektieren und isolieren. Eine Rekonfigurationseinheit muss den Regler auf Basis des Diagnoseergebnisses an das fehlerhafte System anpassen. Bislang ist eine erfolgreiche Rekonfiguration nur dann gesichert, wenn der Fehler zum Zeitpunkt des Auftretens eindeutig bekannt ist. Diese Voraussetzungen sind durch eine Diagnoseeinheit im Allgemeinen nicht erfüllt.

Methodisch wird in dieser Arbeit die modellbasierte Diagnose mit der Rekonfiguration durch Fehlerverdeckung zusammengeführt. Zu Grunde liegt die Idee, dass sich nicht unterscheidbare Fehler durch eine gemeinsame Lösung rekonfigurieren lassen. Es wird gezeigt, dass Aktorfehler dann nicht unterschieden werden können, wenn die Aktoren das gleiche E/A-Verhalten besitzen. Dieses Ergebnis wird genutzt, um eine gemeinsame Rekonfigurationslösung herzuleiten. Somit kann trotz uneindeutiger Diagnose garantiert werden, dass der Regelkreis nach dem Auftreten eines Fehlers stabil bleibt.

Basierend auf den erarbeiteten Methoden werden verschiedene Multikopter bezüglich der Diagnostizierbarkeit und Rekonfigurierbarkeit von Rotorfehlern untersucht. Die Ergebnisse werden anschließend an verschiedenen Multikoptern in Simulationen verifiziert und evaluiert.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553
Termin: Dienstag, 14. April 2015, 15:00 Uhr

nach oben


Kolloquium Automatisierungstechnik

André Sonders, B.Sc. (ATP, RUB) sprach über das Thema:

Synchronisation von Multi-Agenten-Systemen in Kommunikationsnetzen mit
Punkt-zu-Punkt-Verbindungen

Der Vortrag befasst sich mit dem Entwurf einer synchronisierenden Regelung für vernetzte Teilsysteme. Die Synchronisation der Teilsysteme soll unter Berücksichtigung von zwei Randbedingungen erreicht werden. Zum einen wird angenommen, dass jedes Teilsystem gleichzeitig mit nur maximal einem weiteren Teilsystem über das Netzwerk kommunizieren kann. Zum anderen wird angenommen, dass nicht jedes Teilsystem Informationen mit jedem anderen Teilsystem austauschen. Das Ziel ist es einen Regelungsalgorithmus zu entwerfen, der unter Berücksichtigung der beiden Randbedingungen die vernetzten Teilsysteme synchronisiert. Werden aufeinander folgend unterschiedliche Paare von Teilsystemen miteinander gekoppelt und synchronisiert, dann lässt sich asymptotische Synchronisation erreichen. Hierfür wird eine lokale Kommunikationseinheit entworfen die, die zur Synchronisation notwendigen Verbindungswechsel organisiert. Der Entwurf bezieht sich auf zustandsstabile und instabile Agenten.

Ort: Gebäude ID, Etage 03, Raum 411
Termin: Dienstag, 21. April 2015, 15:00 Uhr

nach oben


Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

cand.ing. Erdem Polat (ATP, RUB) sprach im Rahmen des Bachelor-Kolloquiums über das Thema:

Analyse eines physikalisch gekoppelten Prozesses für die Erprobung von
Plug-and-Play Regelung

In der heutigen Zeit sind viele technische Prozesse darauf ausgelegt flexibel einsetzbar zu sein, da Teilkomponenten während der Laufzeit entfernt bzw. hinzugenommen werden können. Damit das Regelungsziel eingehalten werden kann, wird das Konzept der Plug-and-Play Regelung eingesetzt.
In dieser Arbeit wird ein Demonstrationsprozess für die Plug-and-Play Regelung am Modell eines physikalisch gekoppelten Prozesses der verfahrenstechnischen Anlage (VERA), des Lehrstuhls für Automatisierungstechnik und Prozessinformatik, ausgearbeitet. Dies umfasst u.a. die Kopplungsanalyse, sowie die Untersuchung des Systemverhaltens bei Veränderung der Anzahl der Teilsysteme. Es werden zwei Szenarien vorgestellt, indem der Ausfall und das Hinzukommen eines Teilsystems simuliert und ausgewertet werden.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553
Termin: Dienstag, 05. Mai 2015, 15:00 Uhr

nach oben


Kolloquium Automatisierungstechnik

Dipl.-Ing. Matthias Konz (Lehrstuhl für Systemtheorie und Regelungstechnik, Universität des Saarlandes) sprach über das Thema:

Beiträge zur Positionsregelung für Multikopter: Theorie und Praxis

Abb. 1: Multikopter

Unbemannte Kleinfluggeräte vom Typ Multikopter sind inzwischen weit verbreitet, vom Hobby- bis in den militärichen Bereich und auch als experimentelle Plattform an regelungs- und automatisierungstechnischen Forschungseinrichtungen.

Im Vortrag werden zunächst die am Lehrstuhl entwickelten Trikopter und Quadrokopter (Abb. 1) vorgestellt. Während letzter wie üblich durch fest montierte Propeller angetrieben werden, können die Propeller beim Trikopter zusätzlich individuell geschwenkt werden. Als Sensoren dienen mitgeführte Inertialmesssysteme und ein stationäres Kamerasystem.

Abb. 2: Beispielmanöver

Aus Sicht der Regelungstechnik ist unter anderem die modellbasierte Folgeregelung der Position und der Orientierung dieser Fluggeräte interessant. Während für langsame Manöver in der Umgebung des stationären Schwebens die Betrachtung eines linearisierten Starrkörpermodells ausreicht, muss für aggressivere Manöver (wie in Abb. 2) ein nichtlineares Modell herangezogen werden. Sollen hohe Beschleunigungen realisiert werden, sind auch technologische Stellgrößenbeschränkungen relevant.

Die im Vortrag vorgeschlagene Folgeregelung besteht aus zwei Komponenten, der Planung einer Referenztrajektorie und deren Stabilisierung. Für beides ist die differentielle Flachheit des Quadrokopter-Modells hilfreich. Eine Herausforderung für eine globale Stabilisierung ist, dass die Orientierung eines Multikopters durch die Rotationsgruppe beschrieben wird, also eine dreidimensionale Mannigfaltigkeit, die nicht global isomorph zum ℝ³ ist. Der vorgeschlagene Ansatz nutzt daher speziell definierte Fehlerkoordinaten und eine diesen zugeordnete nichtlineare Fehlerdynamik. Die Wahl beider ist aus der Geometrie des Problems motiviert.

Die Funktionalität der auf einem Quadrokopter realisierten Regelungsalgorithmen wird abschließend anhand experimenteller Ergebnisse demonstriert.

Infos zum Download: Positionsregelung_von_Multikoptern.pdf

Ort: Gebäude ID, Etage 03, Raum 411
Termin: Dienstag, 09. Juni 2015, 15:00 Uhr

nach oben


Kolloquium Automatisierungstechnik

Dipl.-Ing. Judith Lehnert (Institut für theoretische Physik , TU Berlin) sprach über das Thema:

Adaptive control of synchronization in complex networks

In the last two decades dynamics on networks received a growing amount of interest. One of the central topics of dynamics on networks is synchronization which is observed in very different contexts [1]. Biological examples include genetic oscillators, circadian rhythms, and population dynamics. In engineering applications, synchronization or desynchronization are of importance in wireless communication and power grid networks. In social sciences, synchronization is of interest when it comes to opinion formation. Most prominently synchronization takes place in the brain where it is associated with several cognitive capacities but is - in abundance - a characteristic of neurological diseases.
Our work aims for a fundamental understanding of synchronization and its interplay with the topology of complex networks. The focus of this talk will be on adaptive control methods, which allow for controlling synchronization in scenarios where parameters drift or are unknown. These methods are, therefore, of particular interest for experimental setups or technological applications. Here, we develop two adaptive control schemes for the control of zero-lag and cluster synchronization in delay-coupled Stuart-Landau oscillators which are generic for systems close to a Hopf bifurcation. The first method relies on the adaptation of the phase of the complex coupling strength [2], while for the second method we adapt the topology of the network in order to reach the target state [3]. In both cases, we derive the adaptive controller by using the speed-gradient method.
Please note that the presentation will be held in German.

[1] A. Arenas, A. Díaz-Guilera, J. Kurths, Y. Moreno, and C. Zhou, Phys. Rep. 469, 93 (2008).
[2] A. A. Selivanov, J. Lehnert, T. Dahms, P. Hövel, A. L. Fradkov, and E. Schöll, Phys. Rev. E 85, 016201 (2012).
[3] J. Lehnert, P. Hövel, A. A. Selivanov, A. L. Fradkov, and E. Schöll, Phys. Rev. E 90, 042914 (2014).


Ort: Gebäude IC, Etage 04, Raum 109
Termin: Dienstag, 30. Juni 2015, 15:00 Uhr

nach oben


Kolloquium Automatisierungstechnik

Börge Kroniger, B.Sc. (ATP, RUB) sprach über das Thema:

Identifikation und Regelung eines Quadrokopters

Der Vortrag beschäftigt sich mit der Regelung eines Qaudrokopters in einer experimentellen Versuchsumgebung. Einleitend wird zunächst ein Überblick über den Versuchsaufbau gegegeben. Daran anschließend werden das Modell und die kaskadierte Regelungsstruktur eingeführt. Es werden zwei Ergebnisse der Arbeit präsentiert. Erstens wird die Identifikation der Modellparameter vorgestellt, wobei diese einerseits mit der Methode der kleinsten Quadrate für die Rotatorik, andererseits durch einen Modellabgleich für die Translatorik identifiziert werden. Zweitens wird die Reglerparametrierung für das Hauptregelungsziel Schwebeflug anhand der Wurzelortskurve diskutiert. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in Experimenten und Simulationen evaluiert.

Ort: Gebäude ID, Etage 03, Raum 411
Termin: Freitag, 03. Juli 2015, 10:30 Uhr

nach oben


Kolloquium Automatisierungstechnik

Yasin Erkul, B.Sc. (ATP, RUB) spricht über das Thema:

Erprobung von Verfahren zur optimalen Synchronisation von Multiagentensystemen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Synchronisationsverhalten von Multiagentsystemen. Kommunikationsnetze bieten die Möglichkeit zwischen autonomen Teilsystemen Daten auszutauschen und über eine Regelung das Verhalten der Teilsysteme zu beeinflussen. Dabei kann durch eine geeignete Wahl der resultierenden vernetzten Regelung ein gezieltes Verhalten, wie z.B. die Synchronisation, erreicht werden. Für den Entwurf synchronisierender Regelungen wurden zwei Verfahren in dieser Arbeit zur Verfügung gestellt, die miteinander verglichen werden sollten. Beide Verfahren verwenden zum Entwurf der Regelung einen LQ-Ansatz. Mit dem ersten Verfahren wird ausgehend von einem zentralen LQ-Regler eine Approximation gebildet, mit der die Struktur des Kommunikationsnetzes berücksichtigt und die verteilte Regelung realisiert werden kann. Beim zweiten Verfahren wird der Reglerentwurf als Optimierungsaufgabe, welche die Struktur der vernetzten Regelung berücksichtigt, formuliert. Beide Entwurfsverfahren stellen Zustandsrückführungen dar, welche in der Praxis häufig nicht umgesetzt werden können. Deswegen soll zu dem Vergleich der beiden Verfahren die Regelung um einen Beobachter erweitert werden. Anhand von Simulationen und Experimenten sollen beide Reglerentwurfsverfahren verglichen und anschließend die zentrale Frage der Arbeit beantwortet werden, inwieweit sich die resultierenden Regelungssysteme in ihrem Verhalten unterscheiden.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553
Termin: Dienstag, 07. Juli 2015, 15:00 Uhr

nach oben


Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

cand.ing. Michael Schwung (ATP, RUB) spricht im Rahmen des Bachelor-Kolloquiums über das Thema:

Optimale Regelung eines invertierten Pendels

In der vorliegenden Bachelorarbeit wird ein Entwurfsalgorithmus für den Entwurf einer Zustandsrückführung für die Regelung eines invertierten Pendels in der oberen Ruhelage entwickelt. Basis des Algorithmus ist das Modell des Pendels und ein LQ Regler, dessen Reglerparameter durch ein iteratives Verfahren eingestellt werden, sodass der geschlossene Kreis gestellten Güteforderungen an die Überschwingweite und die Beruhigungszeit genügt. Die Freiheitsgrade des Reglers werden dafür systematisch eingeschränkt, sodass eine zielgerichtete, einfache Einstellung der Parameter möglich ist. Die verwendeten Reglerparameter, ihre Einstellmöglichkeiten und ihre Auswirkungen auf die Regelgüte werden anhand von Wurzelortskurven dargelegt. Da bei der Zustandsrückführung nicht alle Zustände messbar sind, wird im Weiteren ein reduzierter Luenberger-Beobachter entworfen, der die nicht messbaren Zustände beobachtet und dem Regler zur Verfügung stellt. Abschließend werden die gewonnenen Ergebnisse des Entwurfsalgorithmus durch Simulationen am Modell und Experimente am Versuchsstand verifiziert.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553
Termin: Dienstag, 07. Juli 2015, 16:00 Uhr

nach oben


Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

cand.ing. Stefan Thaleiser (ATP, RUB) sprach im Rahmen des Bachelor-Kolloquiums über das Thema:

Flacheitsbasierte Regelung. Ein Ansatz zur kooperativen Trajektorienplanung mobiler Roboter

Der folgende Vortrag befasst sich mit dem Entwurf und der Implementierung eines Algorithmus zur Formation mobiler Roboter. Dabei liegt ein besonderer Augenmerk darauf, einen Ansatz zur kooperativen Trajektorienplanung zu entwickeln, durch den über die Formation der Roboter hinaus weitere Anwendungsbereiche abgedeckt werden, bei denen mehrere mobile Roboter ein gemeinsames Regelungsziel verfolgen. Dabei wird die flachheitsbasierte Trajektorienfolgereglung für einen mobilen Roboter einer vorangegangenen Abschlussarbeit verwendet und von einem auf mehrere mobile Roboter ausgeweitet. Dazu wird der entworfene Algorithmus in MATLAB implementiert und simulativ überprüft. Zusätzlich wird der Algorithmus an einer Versuchsanlage SAMS erprobt und die Ergebnisse mit den Simulationen verglichen und ausgewertet.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553
Termin: Dienstag, 21. Juli 2015, 15:00 Uhr

nach oben


Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

cand.ing. Bilge Emir (ATP, RUB) sprach im Rahmen des Bachelor-Kolloquiums über das Thema:

Modellbildung physikalisch gekoppelter Systeme für das Konzept der Plug-and-Play-Rekonfiguration

Die Plug-and-Play-Rekonfiguration basiert auf der Idee, Regler bei Fehlerfällen oder Veränderungen der Struktur des Gesamtsystems ohne menschlichen Eingriff anzupassen. Dabei wird das verteilte System stets aus der Perspektive eines der N Teilsysteme (lokale Ebene) betrachtet. Da jedem Teilsystem nur limitierte Informationen des Gesamtsystems verfügbar sind, erfordert die Betrachtung auf lokaler Ebene zusätzliche Modellinformationen, die über ein Netzwerk ausgetauscht werden können. Die Speicherung, Übertragung und Implementierung dieser Modelle geschieht durch sogenannte Entwurfsagenten, die jedem Teilsystemgefüge zur Verfügung stehen. Gegenstand der Betrachtung dieser Arbeit ist eine geeignete Modellierung des Gesamtsystems auf lokaler Ebene, sodass die Informationsmenge ausreichend ist, um eine Reglerrekonfiguration zu realisieren. Die Modellierung erfolgt unter Annahme definierter Gesamtsystemstrukturen und initialer Modellverfügbarkeiten,wobei fehlende Informationen über das Netzwerk beschaffen werden. Anschließend folgt eine Simulation des Konzepts an einem Tanksystem.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553
Termin: Mittwoch, 19. August 2015, 11:00 Uhr

nach oben


Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

cand.ing. Tim Rempe (ATP, RUB) sprach im Rahmen des Bachelor-Kolloquiums über das Thema:

Modellierung von nichtdeterministischen ereignisdiskreten Prozessen am Handling System HANS

Das Handling-System HANS bietet eine gute Möglichkeit ereignisdiskrete Eingangs/Ausgangs-Automaten zu modellieren, da die einzelnen Teilsysteme diskrete Zustände annehmen. In diesem Vortrag werden nichtdeterministische Prozesse mit unterschiedlicher Komplexität und Größe, angepasst an die technischen Möglichkeiten der Anlage, in Form von E/A-Automaten vorgestellt. Der Nichtdeterminismus tritt dabei in verschiedenen Formen auf; nichtdeterministisches Verhalten bedeutet, dass das Verhalten nicht eindeutig vorhersagbar ist (auf Grund unbekannter Systemeigenschaften). An der Anlage wurden die Prozesse anschließend mit Hilfe unterlagerter Steuerungen implementiert und ausgeführt. Durch eine systematische Validierung, in welcher neue Methoden vorgestellt werden, wird das Verhalten von Modell und Anlage verglichen und die daraus gewonnenen Erkenntnisse ausgewertet.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553
Terminverschiebung: Mittwoch, 09. September 2015, 11:15 Uhr

nach oben


Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

cand.ing. Nishaanth Ganeshanathan (ATP, RUB) sprach im Rahmen des Bachelor-Kolloquiums über das Thema:

Fehlermodellierung für ein virtuelles Pick&Place-System

Der folgende Vortrag befasst sich mit der virtuellen Anlage Pick & Place System. Für diese Arbeit soll das bereits vorhandene fehlerfreie Modell dieses Systems um eine Fehlerbeschreibung erweitert werden, so dass auch das Verhalten des fehlerbehafteten Systems modelliert wird. Zunächst wird untersucht, wie die in der Simulationsumgebung nachbildbaren Fehlerfälle in die Teilautomaten integriert werden können. Dabei werden unterschiedliche fehlerbehaftete Modelle erstellt, um verschiedene Szenarien zu simulieren. Anhand spezifischer Beispiele werden die aufgestellten Modelle validiert, indem auf das fehlerfreie und fehlerbehaftete Modell sowie die virtuelle Anlage die gleiche Eingabefolge gegeben wird, woraufhin die erzeugten Ausgabefolgen verglichen werden.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553
Termin: Mittwoch, 19. August 2015, 14:00 Uhr

nach oben


Kolloquium Automatisierungstechnik

Philipp Welz, M.Sc. (Universität Bremen) sprach über das Thema:

Tube-Based Robust Model Predictive Control of Constrained Linear Systems

Grundlage des Vortrags ist eine Masterarbeit, die im Rahmen des Studiengangs Technomathematik an der Universität Bremen geschrieben wurde. Nach einer kurzen Einführung in das Konzept Model Predictive Control liegt der Schwerpunkt auf Robust Model Predictive Control. Besonders beleuchtet wird in diesem Zusammenhang der vielversprechende Ansatz von Tube-Based Model Predictive Control, der einen guten Kompromiss zwischen Robustheit und dem notwendigen Rechenaufwand zur Laufzeit darstellt.

Ort: Gebäude ID, Etage 03, Raum 463
Termin: Mittwoch, 30. September 2015, 11:30 Uhr

nach oben


Bachelor-Kolloquium Automatisierungstechnik

cand.ing. Baris Guelbitti (ATP, RUB) spricht im Rahmen des Bachelor-Kolloquiums über das Thema:

Aufschwingen eines invertierten Pendels

In der vorliegenden Bachelorarbeit wird ein Aufschwingalgorithmus realisiert, der das invertierte Pendel von der unteren stabilen in die obere instabile Ruhelage überführt. Weiterhin werden zwei Bedingungen präsentiert, welche dafür sorgen, dass das Pendel in der oberen Ruhelage stabilisiert und bei großen impulsförmigen Störungen wiederaufschwingt. Als Grundlage für den Aufschwingalgorithmus wird ein in der Literatur verwendeter Algorithmus eingesetzt. Zunächst wird das bereits existierende mathematische Modell der Anlage korrigiert. Anschließend wird eine Umschaltbedingung, welche die Aufschwingsteuerung mit der Regelung verbindet, bestimmt. Zusätzlich wird eine Abschaltbedingung festgelegt, welche die Regelung abschaltet und auf den Aufschwingalgorithmus wechselt. Zum Schluss werden die erarbeiteten Resultate anhand von Simulationen in MATLAB/Simulink und an der Anlage experimentell verifiziert.

Ort: Gebäude ID, Etage 2, Raum 553
Termin: Mittwoch, 07. Oktober 2015, 15:00 Uhr



  WS 2014/2015   zurück zum aktuellen Kolloquium   WS 2015/2016