Kolloquium Automatisierungstechnik (144 000)
Übersicht WS 2004/2005
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Ing. Philipp Rostalski (TU Hamburg-Harburg) sprach über das Thema:
Analyse stochastischer hybrider Systeme basierend auf Pfadintegralen
Das Zusammenwirken von kontinuierlichen und diskreten Teilsystemen, überlagert von zufälligen Störungen, kennzeichnet das Verhalten von stochastischen hybriden Systemen. In diesem Vortrag wird ein Ansatz zur Approximation der zeitlichen Entwicklung der Wahrscheinlichkeitsdichten von stochastischen hybriden Systemen vorgestellt. Dabei werden Systeme betrachtet, deren kontinuierlicher Anteil durch stochastische Differentialgleichungen beschrieben werden kann. Bekannte Pfadintegralverfahren können daher für die Berechnung der Wahrscheinlich-keitsdichten hybrider Systeme adaptiert werden. Bei diesem Verfahren werden, anders als bei gewöhnlichen Pfadintegral- und Zellabbildungsverfahren nur die direkten Nachbarpunkte bei der Entwicklung der Wahrscheinlichkeitsdichte berücksichtigt, um so eine Verringerung der Komplexität des Verfahrens zu erreichen. Durch diese starke Restriktion kommt der Diskretisierung der Subzustandsräume eine besondere Bedeutung zu. Die Approximation der Dichteverteilung für ein einfaches Ball-In-The-Box System, sowie für ein schaltendes Dreitank-System wird vorgestellt.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Prof. Dr.-Ing. ChangHyok Yun (Alexander von Humboldt research fellow,University of Science, Pyongyang, DPR Korea) sprach über das Thema:
Research of Networked Control Systems (NCSs): recent advances and open problems
Recently there have been a highlighted attention to research of the so-called Networked Control Systems (NCSs), which mean such control systems that are closed via the common bus architecture unlike the traditional point-to-point architecture. This configuration of control system has enormous advantages including lower cost, reduced weight and power, simpler installation and maintenance, higher reliability and good diagnostics. However performance of NCS is degraded due to inevitable time delays and a limited bandwidth of network, which depend on a bus protocol and number of nodes. Research of NCSs aims at how to mesh control needs and network protocols to efficiently use the finite bus capacity while maintaining good control performance. In this presentation are introduced main problems and recent results in research of NCSs like as stability analysis, scheduling and reduction of network communication. Some application examples and open problems are also discussed.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Jie Sun (RUB, Maschinenbau) sprach über das Thema:
Sicherheitsüberwachung der verfahrenstechnischen Pilotanlage VERA
Durch umfangreiche Verschaltungsmöglichkeiten ist die Anlage VERA besonders flexibel bezüglich der Realisierung unterschiedlicher Versuche. Diese Flexibilität bezüglich der Anwendung bedingt hohe Anforderungen an die Sicherheitsüberwachung der Anlage. Im Gegensatz zu einer hardwarebasierten Sicherheitslösung wurde an der VERA eine softwarebasierte Lösung konzipiert und in STEP-7 implementiert. Hierbei werden die Stellsignale vor der Ausgabe an die Aktoren unter Berücksichtigung des Anlagenzustands auf Zulässigkeit überprüft. Bei Verletzung der Betriebsbedingung wird die Ausgabe des betreffenden Stellsignals gesperrt und eine entsprechende Diagnoseinformation zur HMI geschickt. Ebenso erfolgt die Strombegrenzung der Anlage durch das SPS-Programm. Die einzelnen Schritt des Entstehungsprozesses der Software, bestehend aus Problemanalyse, Konzept, Entwurf, Implementierung und Test werden in diesem Vortrag detailliert vorgestellt.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Jochen Blömken (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Regelung des stationären Verhaltens von gesteuerten VARICOL-Prozessen
Gegeben ist ein VARICOL-Prozess mit 4-Säulen, dessen interneLösungsmittelströme einstellbar sind und dessen Konzentrationenzwischen allen Säulen kontinuierlich gemessen werden. Das Schaltender Zu- und Abflüsse wird von einem ereignisdiskreten Reglergesteuert. Es wird eine Kaskadenregelung vorgestellt, mit derdie Reinheiten durch die Manipulation der internen Massenströmebei Störungen der Konzentrationen in der Gemischzufuhr konstantgehalten werden. Es wird gezeigt, wie die Reglerparameterfür ein vorgegebenes Trennproblem ermittelt werden. DasSystemverhalten bezüglich des Einschwingvorgangs und desstationären Zustands wird analysiert. Es wird ebenfalls gezeigt,wie die Reglereinstellung die Wirtschaftlichkeit des Prozessesbeeinflusst.
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Dipl.-Ing. Florian Wenck (TU Hamburg-Harburg) sprach über das Thema:
Steuerungsentwurfsverfahren für ereignisdiskrete Systeme: Theorie und Anwendung
in der Fabrikautomation
Ereignisdiskrete Systeme unterscheiden sich von kontinuierlichen Systemen durch einen diskreten, bei technischen Systemen üblicherweise endlichen, Zustandsraum. Zustandsübergänge finden nicht im Bezug auf die Variable "Zeit" statt, sondern durch asynchrones Auftreten von Ereignissen. Die Modellbildung basiert auf der Theorie formaler Sprachen und der Automatentheorie. Im Vortrag werden die theoretischen Grundlagen sowie deren Verwendung zur Repräsentation von Systemverhalten bzw. -struktur erläutert. Die Synthese einer korrekten Überwachersteuerung auf Basis des Streckenmodells und den formalisierten Anforderungen an das gesteuerte System wird aufgezeigt. Zur Behandlung großer Systeme werden strukturierte Ansätze zum Steuerungsentwurf erörtert und die erläuterten Methodiken werden auf ein komplexes Anwendungsbeispiel aus der Fabrikautomation angewendet. Abschließend werden derzeitige Forschungsansätze präsentiert.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand.-ing. Nadine Stegmann (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Entwurf und Analyse von Drehzahl-Leistungsreglern für Netzverbünde
Die Drehzahl-/Leistungsregelung von Kraftwerken unterliegt ständig wandelnden Anforderungen. Die Anforderungen im stationären Betrieb im Verbundnetz nehmen aufgrund wachsender Netzverbünde ab. Die Vernetzung der einzelnen Teilnetze untereinander enthält Potential für Störungen. Wie aktuelle Ereignisse gezeigt haben, muss insbesondere die Robustheit der Kraftwerksregelung und die Fähigkeit, Inselnetze fehlerfrei zu betreiben, gewährleistet sein. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden diesbezüglich neue Reglerkonzepte entwickelt und untersucht. Das Zusammenspiel von Kraftwerken mit unterschiedlichen Reglern im Netz wurde betrachtet. Besonders berücksichtigt wurden aktuell eingesetzte Automatisierungskonzepte, weil sie mit neuen Ansätzen im großen Energienetzverbund zusammenarbeiten müssen.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Prof. Dr. ChangHyok Yun (Alexander von Humboldt research fellow, University of Science, Pyongyang, DPR Korea) sprach über das Thema:
Stability theory of systems with multiple time-varying delays and its application to networked control systems
This presentation reports some new results of stability of systems with multiple time-varying delays and its application to a networked stabilizing control of the inverted pendulum.Some sufficient conditions for exponential stability of the systems are presented, which are based on an integral inequality system approach and include conditions independent of delay as well as dependent of delay. Especially it is shown that conservativeness in stability analysis can be further reduced by taking the /time-varying pattern of delay function/ into consideration, which is helpful for study of networked control systems. On the other hand, such conditions have a form of specially structured L1-norm bounds, which makes it possible to solve the controller synthesis problem by using the well established L1-norm optimization approaches. An approach based on transformation of the original problem to LMI problem is proposed.A case study of networked stabilizing control of the inverted pendulum is reported including theoretical and experimental results.
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cand. ing. Thomas Drescher (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Füllstands- und Temperaturregelung eines Batch-Reaktors
Die Flexibilität der Versuchsanlage VERA ermöglicht die Verifikation von Forschungsergebnissen an einer Vielzahl verfahrenstechnischer Prozesse. In einem hierarchischen Leitsystem sollen die jeweiligen Konfigurationen der Anlage sowie die Prozessabläufe auf der SPS-Ebene realisiert werden. Das Ziel ist, dass die Beispielprozesse automatisch ablaufen. Jeder Prozess soll über eine eigene graphische Bedienoberfläche steuerbar sein. Aus dieser Aufgabenstellung ergeben sich besondere Anforderungen an die Automatisierung. Am Beispiel der VERA wird ein Konzept zur Steuerung flexibel konfigurierbarer Produktionsanlagen vorgestellt, in dem die einfache Integration neuer Versuche möglich ist. Dies wird am Beispiel einer schaltenden Füllstands- und Temperaturregelung eines Batch-Prozesses gezeigt.
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Dipl.-Ing. Marcus H. Gojny (TU Hamburg Harburg) sprach über das Thema:
Systemtechnische Untersuchungen zur aktiven Regelung aeroelastischer Schwingungen bei Transportflugzeugen
Moderne, große Transportflugzeuge kennzeichnen eine streng optimierte Strukturbauweise. Die resultierenden leichten, flexiblen Strukturen weisen bei steigenden Baugrößen zuneh-mend schwach gedämpfte, aeroelastische Schwingungsformen auf, welche mit der flugme-chanischen Bewegung in Wechselwirkung treten können. Zudem zeichnen sie sich durch eine erhöhte Sensitivität hinsichtlich auftretender Systemfehler insbesondere in den primären Flugsteuerungssystemen aus. Die Implementierung einer Regelung zur aktiven Steigerung der Systemdämpfung kritischer Schwingungsformen über die primären Steuerflächen verleiht der Systemarchitektur sowie der Dynamik der Stellsysteme ein zusätzliches Maß an Bedeu-tung. Zur systematischen Untersuchung der Wechselwirkungen von Struktur und Systemen einer derartigen Konfiguration wird - eingebettet in die Entwurfsaufgabe einer robusten, aeroelastischen Mehrgrößenregelung - eine bislang nicht etablierte analytische Kopplung einer ausgewählten Klasse von Systemrepräsentanten (primäre Ruderstellsysteme) exem-plarisch mit einem aeroelastischen Tragflügelmodell entwickelt. Dieses bildet die enge Ver-knüpfung der beteiligten Disziplinen - Aeroelastik und Systemtechnik - auf der physikali-schen Beschreibungsebene ab. Bislang besitzen diese hinsichtlich der Systembeschreibung nur wenig gemeinsame Schnittstellen. Aufbauend auf quantitativen Steuerbarkeits- und Be-obachtbarkeitsuntersuchungen wird die Regelungsaufgabe mittels eines modifizierten Ansat-zes der vollständigen, modalen Synthese unter den Nebenbedingungen: Robustheit, Reser-ve bei Stellgliedausfall, kleine Kreisverstärkungen sowie minimaler Realisierung gelöst. Durch die Einbindung realer Ruderstellsysteme in die aeroservoelastische Simulation wer-den die Abbildung der Systeme und Systemfehler in der Modellbildung validiert und deren Effekte auf das Eingangs- / Ausgangsverhalten sowie die dynamischen Eigenschaften des Gesamtsystems verifiziert. Anhand der Ergebnisse werden Aussagen hinsichtlich der erfor-derlichen, dynamischen Güte der Stellsysteme zur Regelung aeroelastischer Formen unter Berücksichtigung ausgewählter Fehler abgeleitet und aktuellen Stellsystemkonzepten ge-genübergestellt.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand.-ing. Thorsten Schlage (ATP/Studienarbeit) sprach über das Thema:
Aufstellen von Fehlermodellen in Form zeitbewerteter Automaten
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