Kolloquium Automatisierungstechnik (144 000)
Übersicht WS 2010/2011
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Matthias Bockstegers (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Komponentenorientierte Modellierung eines verfahrenstechnischen Prozesses
In dieser Arbeit wird ein verfahrenstechnischer Demonstrationsprozess mit gekoppeltenTeilsystemen entwickelt. Jeder der Teilprozesse ist in einem der drei Reaktorender verfahrenstechnischen Pilotanlage VERA definiert. Die Kopplungen zwischen denTeilsystemen sind in ihrer Größe variierbar. Somit kann der Einsatz unterschiedlicherRegelverfahren für verschiedene Kopplungen untersucht werden. Nebender komponentenorientierten Modellierung des nichtlinearen Prozessmodells wird ausden Systemgleichungen auch ein lineares Modell zur Beschreibung des Prozesses inder Nähe des Arbeitspunktes gewonnen. Mithilfe des linearisierten Modells wird danneine vollständige Kopplungsanalyse durchgeführt.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Maurice Caspar (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Event-based realisation of an adaptive control scheme
The goal of event-based control is to reduce the communication in a closed-loop system by closing the control loop only at event times when the control error exceeds a tolerable threshold, which guarantees a desired performance of the control loop. In previous approaches to event-based control it is usually assumed that an exact model of the plant is known, but in practice this assumption is often violated. This talk concentrates on investigating the influence of model uncertainties and unknown disturbances on event-based control and compensating the influence by applying a continuous-time adaptive control scheme to the event-based control loop, which is evaluated by simulations and experiments.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Thomas Bleß (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Autonomie und Kooperation bei symmetrisch gekoppelten Systemen
In dieser Arbeit wird das autonome und kooperative Verhalten beisymmetrisch gekoppelten Systemen untersucht. Die Symmetrie in derKopplungsstruktur liefert wichtige Vereinfachungen bei den Entwurf-und Analyseproblemen. In der Arbeit werden neben den zentralen unddezentralen Reglerstrukturen auch verteilte Reglerstrukturenuntersucht. Wenn die Wirkung der Systemkopplung gross ist, kann mitder verteilten Regelung für das Gesamtsystem eine bessere Performanzals die dezentrale Regelung geliefert werden. Bei einemAnwendungsbeispiel wird es untersucht, welche Wirkung die Umschaltungzwischen den Reglerstrukturen auf das Systemverhalten hat.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Rainer Scheuring und Stefan Hoffmann, M.Sc. (FH Köln) sprach über das Thema:
Simulationsbasierte Analyse von komplexen Automatisierungssystemen
Der systematische Entwurf und die Verifikation eines komplexen Automatisierungssystems stellt eine Herausforderung für Ingenieure in der industriellen Praxis dar. In vielen Fällen handelt es sich um hybride Probleme, bei denen enge Wechselwirkungen zwischen regelungs- und steuerungstechnischen Komponenten auftreten.Um das Verhalten eines hybriden Automatisierungssystems zu analysieren, werden zunächst das steuernde und das gesteuerte System mit Hilfe eines ereignisorientierten Simulators (Plant Simulation) modelliert und simuliert. Dazu wurden Bibliotheken für den Simulator entwickelt, die die Entwurfsbibliotheken von Prozessleitsystemen und speicherprogrammierbaren Steuerungen hinreichend genau abbilden. Auf Grund der hohen Performance des eingesetzten Simulators kann eine Vielzahl an Simulationsläufen durchgeführt werden.Anschließend werden die generierten Simulationsdaten mit unterschiedlichen Verfahren und Werkzeugen ausgewertet. Dabei kommt unter anderem der Boolesche Differentialkalkül zum Einsatz, der Methoden und effiziente Algorithmen zur Analyse großer ereignisdiskreter Systeme zur Verfügung stellt.
Kolloquium Automatisierungstechnik
M. Sc. Andrey Plamenov Popov (TU Hamburg-Harburg, Regelungstechnik) sprach über das Thema:
Robust Approach to Control of Multi-Agent Systems with Time-Varying
Communication Topology and Delays
Cooperating autonomous agents, controlled in a decentralized manner andcommunicating with each other, offer increased reliability andflexibility as opposed to a single agent or a centralized controlscheme. The available in the literature results for such systems usuallyassume that the interconnection topology is known or that it satisfiescertain assumptions. However, this might not be the case by systems suchas mobile agents, where the interconnection topology will depend on thedistances between the agents, obstacles in the environment,communication disturbances and delays. Moreover, by systems with largenumber of agents one might not have a-priori information about thecommunication topology and the exact communication delays.This presentation will address the the problems of stability analysisand controller synthesis for multi-agent systems with a changing numberof agents, switching communication topology and time-varyingcommunication delays. A necessary and sufficient condition condition forthe robust stability of such a multi-agent system will be presented.Then three controller designs, addressing the problems from robustperformance synthesis to nominal performance synthesis, will be definedand it will be shown how the resulting controller synthesis can beperformed.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Fabian Gerecht (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Optimale Auslegung einer Pitchregelung zur Dämpfung von Turmschwingungen
einer Windkraftanlage
Windkraftanlagen werden in der heutigen Energieversorgung immer wichtiger.Es wird versucht, durch immer höhere und größere Anlagen die Energieausbeute zu steigern.Durch einen hohen Turm und eine wachsende Angriffsfläche für den Wind durch immer größer werdende Rotorenentstehen Turmschwingungen, die Fundament und Turm auf Dauer schädigen können.Die Optimierung der Reglerparameter der sogenannten Pitch- Regelung durch einen evolutionären Algorithmus in Hinsicht auf eine aktive Dämpfung der Turmschwingungen sind Hauptbestandteil dieses Vortrages.Zunächst wird eine kleine Einführung zum Thema Wind und der Windkraftanlage gegeben, dessen Modelle verwendet wurden.Anschließend wird die Optimierung der Parameter behandelt. Zum Schluss folgt eine Analyse des Verhaltens der Windkraftanlage beiunterschiedlichen Windverhältnissen.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Jan Lunze (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Synchronisation autonomer Agenten durch vernetzte Regelung
Digitale funkbasierte Kommunikationsnetze erweitern den Einsatzbereich der Automatisierungstechnik. So bieten Ad-hoc-Netze die Möglichkeit, Informationen zwischen sich bewegenden Objekten zu übertragen und die Informationsverbindung immer dann aufzubauen, wenn eine Annäherung der Objekte untereinander eine Koordination ihrer Regelungen erfordert. Die Frage, welche Kopplungsstrukturen das geforderte kooperative Verhalten der Teilsysteme möglich machen, steht im Mittelpunkt dieses Vortrages. Nach einem Überblick über die im DFG-Schwerpunktprogramm "Regelungstheorie digital vernetzter Systeme" behandelten Fragestellungen wendet sich der Vortrag der Synchronisation von autonomen Systemen zu, bei der die Regelung die Aufgabe hat, die Teilsysteme so zu beeinflussen, dass sich die Teilsystemtrajektorien asymptotisch einer gemeinsamen Trajektorie annähern. Wenn die Agenten identische dynamische Eigenschaften haben, ist die Synchronität an Bedingungen geknüpft, die auf der Teilsystemebene geprüft werden können und mit Hilfe derer man die Frage beantworten kann, welche Art von Systemen überhaupt bei geeigneter Kommunikation der Regler synchronisiert werden können (Synchronisierbarkeitsanalyse). Die dafür erhaltenen Bedingungen werden abgeleitet und am Beispiel der Abstandsregelung einer Fahrzeugkolonne illustriert.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Jan Cwiklak (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Simulation ereignisbasiert koordinierter Fahrzeuge im Bereich von Einfädelpunkten
In dieser Studienarbeit wird ein Einfädelregelungskonzept vorgestellt und in MATLAB/Simulink implementiert. Ausgangspunkt ist die Vereinigung zweier Fahrspuren zu einer einzigen Fahrspur. Autonom bewegte Fahrzeuge sollen mit Hilfe eines Koordinators sicher, also kollisionsfrei, durch diese Einfädelstelle geleitet werden. Der dafür notwendige Datenaustausch soll ereignisbasiert erfolgen. Um die Stärken und Schwächen des Konzepts zu bestimmen, wird die Koordination in verschiedenen Situationen simulativ erprobt.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Ting Jie Niu (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Lastreduzierende Regelung von Multimegawatt-Windkraftanlagen
Windkraftanlagen mit großen Rotordurchmessern erfahren erhöhte strukturelle Lasten aufgrund der unsymmetrischen Rotoranströmung im Windfeld. Diese Lasten erzeugen zum Beispiel Turmschwingungen, die zu einem Abschalten der Anlage führen können. In der Literatur werden verschiedene Regelungskonzepte beschreiben, welche die unsymmetrischen Blattlasten reduzieren. Dabei werden die einzelnen Blätter eines Rotors individuell verstellt. In dieser Arbeit werden zwei ausgewählte Konzepte miteinander verglichen.
Kolloquium Automatisierungstechnik
Dipl.-Ing. Kim Listmann (TU Darmstadt) sprach über das Thema:
Synchronisierung lineare Systeme
Das seit einigen Jahren sehr populäre Forschungsfeld der Synchronisierung vernetzter Agenten befasst sich damit,wie man geeignete Regeln für die Agenten wählen muss um einen Gleichklang der Agenten zu erhalten.Wichtig ist dabei, dass diese Regeln nur Zugriff auf Informationen der Nachbarn des jeweiligen Agenten haben undsich das Wunschverhalten somit ohne allwissende zentrale Instanz etabliert. In diesem Vortrag wird nun für allgemeinelineare Systeme gezeigt, wie diese Regeln zu gestalten sind, damit sich ein Gleichklang in der Gruppe von Agenten einstellt.Zuerst wird dazu angenommen jeder Agent sei identisch und die jeweiligen Nachbarn können ihre gesamte Information miteinanderaustauschen. Diese unrealistische Annahme wird im Folgenden in zweierlei Hinsicht zurückgenommen: Erstens werden identische Agentenbetrachtet, die nur noch einen Teil ihrer Information austauschen können und zweitens werden nicht-identische Agenten betrachtet.Insgesamt zeigt sich, dass die etablierte Theorie linearer Regelungssysteme für all diese Fälle ausreichende Lösungsmöglichkeitenbietet.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Sven Hoffmann (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Erprobung eines Konzeptes für die Einfädelregelung koordinierter
Fahrzeugschlangen
Mit Hilfe digitaler kabelloser Kommunikationstechnik kann der Verkehrsfluss ankritischen Punkten wie Kreuzungen oder Einmündungen sicher und effizient voneinem externen Koordinator geregelt werden. Voraussetzung sind autonome Fahrzeuge wie sie z.B. bei dem unterirdischen Gütertransportsystem CargoCap zum Einsatz kommen.In dieser Arbeit wurde ein gegebenes Regelkonzept zum Zusammenführen zweier Fahrzeugschlangen in Simulink implementiert und erprobt.Durch simulieren verschiedener Verkehrsszenarien wurde versucht die Grenzender Regelung herauszufinden, insbesondere auch bei einer Verminderung der Kommunikationsrate zwischen der Regelungseinrichtung und den Fahrzeugen.
Kolloquium Automatisierungstechnik
cand. ing. Michael Leske (ATP, RUB) sprach über das Thema:
Animation koordinierter Fahrzeuge im Straßenverkehr
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Software zur Animation von koordinierten Fahrzeugen in einem Einfädelungsbereich erstellt und anhand von Simulationsdaten getestet. Simulationen sind aus der modernen Technik nicht mehr weg zu denken, da sich nur anhand von Simulationen Regelungsalgorithmen an physikalischen Systemen verifizieren lassen, ohne dass das System vorhanden sein muss. Animationen hingegen sind ein Mittel um Simulationsdaten anschaulich darstellen zu können, weil diese häufig nur Diagramme oder Zahlen liefern. Die hier implementierte Animation dient dem Zweck, die Auswertung einer Simulation zu erleichtern, bei der Fahrzeuge koordiniert einen Einfädelungsbereich durchfahren.
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