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offene Bachelor- und Masterarbeiten


Der Lehrstuhl Automatisierungstechnik und Prozessinformatik hat ständig interessante Themen anzubieten. Auch wenn Sie auf dieser Seite kein für Sie geeignetes Angebot finden:

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Eine kleine Auswahl an zu vergebenen Themen ist hier zu finden:

Typ Thema Betreuer
Masterarbeit Entwurf und Erprobung einer Onboard-Einheit zur fehlertoleranten Regelung von Multikoptern Michael Schwung
Masterarbeit Modellierung und Regelung von plasmagetriebenen Prozessen Christian Wölfel
Masterarbeit Kooperative Steuerung vernetzter mobiler Systeme Alexander Schwab

Masterarbeit

Entwurf und Erprobung einer Onboard-Einheit zur fehlertoleranten Regelung
von Multikoptern

Aufgabenstellung

In dieser Masterarbeit soll ein Konzept zur fehlertoleranten Regelung (Abb.), bestehend aus einer Diagnose- und einer Rekonfigurations-einheit zur Kompensation von Motorausfällen an Multkoptern dahin-gehend erweitert werden, dass eine Implementierung onboard auf dem Mikrocontroller des Fluggerätes möglich ist. Anschließend erfolgt eine simulative und experimentelle Erprobung. Die fehlertolerante Regelung (FTR) hat das Ziel, die Verfügbarkeit technischer Prozesse zu erhöhen, indem die verhindert, dass das Fehlverhalten von Systemkomponenten zum Ausfall des gesamten Systems führt. Die aktive FTR besteht aus zwei Schritten: Zunächst muss ein Fehler durch eine Diag-noseeinheit erkannt und aus einer Menge möglicher Fehler isoliert werden. Anschließend erfolgt die Rekonfiguration des Reglers.

Methodik

Die Diagnose der Aktorfehler erfolgt mittels einer Beobachterbank und die Rekonfiguration mit Hilfe virtueller Aktoren. Die Realisierung der fehlertoleranten Regelung erfolgt onboard, d.h. auf der Steuerplatine der Multikopter. Die Steuer-platine bietet ein Arduino-Mikrocontroller-Board, eine IMUSensoreinheit und ein Xbee-Funkmodul. Die Positionsrege-lung erfolgt zunächst manuell (Fernbedienung). Später erfolgt die Kommunikation von Messdaten oder Stellgrößen
von der Boden-Station, um eine autonome Positionsregelung zu ermöglichen. Die effiziente Implementierung der Re-gelungsalgorithmen und die effiziente Umsetzung der Punkt-zu-Multipunkt-Kommunikation ist erforderlich, um mit der begrenzten Rechenkapazität die notwenigen Abtastraten zu gewährleisten.

Voraussetzungen

Vorausgesetzt werden gute Kenntnisse in MATLAB / Simulink und C, sowie die in den Vorlesungen Regelungstechnik 1+2 behandelten Inhalte. Ein frühzeitiges Engagement, ggf. als studentische Hilfskraft, ermöglicht die Anpassung der Hardware an die neuen Anforderungen.

Beginn

nach Absprache

Mehr Informationen:

Kontakt:  Michael Schwung

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Masterarbeit

Modellierung und Regelung von plasmagetriebenen Prozessen

Plasmagetriebene Abscheideverfahren

Zur Erzeugung von Dünnfilmen, wie sie beispielsweise in der optischen Industrie benötigt werden, stehen heutzutage plasmagetriebene Abschei-deverfahren zur Verfügung. Bei diesen wird in einem Vakuumprozess mit-tels einer Plasmaentladung eine dünne Feststoffschicht auf einem Ziel-objekt aufgetragen. Beim Auftragen dielektrischer Feststoffschichten kann eine Selbstvergiftung des Prozesses auftreten, welche den Abscheidevor-gang verlangsamt. Zudem sind die Schichteigenschaften während des Abscheideprozesses nicht direkt messbar.

Aufgabenstellung

Um Steuerungsmethoden für diese plasmagetriebenen Verfahren entwickeln zu können, werden geeignete Modelle und Identifikationsmethoden benötigt. Hierzu existieren bereits gut dokumentierte Vorarbeiten, welche erfolgreich als Basis für Steuerungsentwürfe eingesetzt werden konnten. Die vorhandenen Grundlagen im Bereich der Modellierung und Identifikation sollen nun für die Verwendung anderer Ein- und Ausgangsgrößen angepasst und anschließend erprobt werden.
Im Bereich der Entwicklung von Regelungsmethoden wurde sich bisher auf einfache Regelstrukturen wie PID-Regler beschränkt. Um auch höhere Güteforderungen erfüllen zu können, sollen nun erweiterte Reglerstrukturen entwickelt und erprobt werden. Auch die Anwendung modernster Sensorik, wie der Multipol-Resonanz-Sonde, um neuartige Regelkreise aufzubauen, ist ein möglicher Schwerpunkt für eine Aufgabenstellung.
Die konkrete Aufgabenstellung für eine Masterarbeit setzt sich daher aus einem oder einer Kombination der skizzierten Themenbereiche (Modellierung, Instrumentierung, Reglerentwurf) zusammen. Sie wird daher individuell in Absprache mit dem Studierenden festgelegt.

Voraussetzungen

Es sollten die Inhalte der Vorlesungen RT1 und RT2 sicher beherrscht werden. Außerdem wird ein selbstständiger Umgang mit MATLAB/Simulink hinsichtlich der Umsetzung von regelungstechnischen Methoden vorausgesetzt.

Mehr Informationen:

Kontakt:  Christian Wölfel

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Masterarbeit

Kooperative Steuerung vernetzter mobiler Systeme

Regelung von Multiagentensystemen

Ein Multiagentensystem ist ein Verbund aus physikalisch nicht gekoppelten Teilsystemen, die aufgrund einer Kommunikationsstruktur in Verbindung stehen. Um Skalierbarkeit und Verfügbarkeit solcher Sys-teme zu gewährleisten, werden die Agenten dezentral durch vernetzte Regler gesteuert. Das dynamische Verhalten eines Multiagentensystems ergibt sich folglich aus den Eigenschaften der geregelten Teilsys-teme und der Kopplungsstruktur, die sich aus dem Kommunikationsnetz ergibt. Für den Entwurf einer ver-netzten Regelung müssen beide Aspekte berücksichtigt werden, wodurch folgende Leitfrage aufkommt:

Wie lassen sich Forderungen an das Gesamtsystem in Bedingungen an die
geregelten Teilsysteme und an das Kommunikationsnetz überführen?

Kooperative Steuerung vernetzter Fahrzeuge

Kommerziell erhältliche Fahrassistenzsysteme wie der Abstandsregeltempomat bilden den ersten Schritt in Richtung autonome Mobilität, wobei die Regelungen derzeit noch mit lokal messbaren Größen arbeiten. In Zukunft werden Fahrzeuge über Kommunikationssysteme verfügen, um kooperative Fahrmanöver durchführen zu können, wobei die Kommunikationsstruktur aufgrund der Bewegung der Teilsysteme nicht starr sein darf und dem aktuellen Zustand des Gesamtsystems angepasst werden muss. Die Kombination aus Steuerung und Kommunikation muss jederzeit sicherstellen, dass keine Kollisionen auftreten können.

Aufgabenstellung

Aus den oben genannten Problemfeldern lassen sich vielfältige konkrete Aufgabenstellungen formulieren, die individuell mit interessierten Studenten abgestimmt werden. Mögliche Arbeiten umfassen theoretische Untersuchungen zur kooperativen Steuerung vernetzter Fahrzeuge und die Erprobung von Regelungskon-zepten an der Versuchsanlage SAMS mit mobilen Robotern.

Voraussetzungen

Vorausgesetzt werden grundlegende Kenntnisse in MATLAB und Simulink. Darüber hinaus sollten die Me-thoden zur Analyse und Regelung kontinuierlicher Systeme aus den Vorlesungen „Systemdynamik und Reglerentwurf“ und „Mehrgrößensysteme und digitale Regelung“ beherrscht werden.

Mehr Informationen:

Kontakt:  Alexander Schwab

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