Christian Zauner: Quanser Regelung, 2013 Präsentation
Abstract: In den letzten Jahren hat die modellprädiktive Regelung (MPC) immer mehr an Bedeutung gewonnen. Bei der Implementierung einer modellprädiktiven Regelung ist es notwendig online ein quadratisches Optimierungsproblem (QP) zu lösen. Aufgrund der Weiterentwicklungen in der Prozessortechnologie und der Verbesserungen der Algorithmen zur Lösung eines QPs, ist es nun auch möglich, schneller abgetastete Systeme mittels MPC zu regeln. Eine wichtige Grundvoraussetzung bleibt aber weiterhin, dass das Modell möglichst gut beschrieben werden muss, um Stabilität und gute Regelungseigenschaften zu erzielen. Bei dem in Abschnitt 1.2 beschriebenen Modell handelt es sich im Anwendungsfall dieser Bachelorarbeit um ein einfach zu beschreibendes Modell, allerdings mit einer signifikanten Modellunsicherheit. Aus diesem Grund kann eine konventionelle modellprädiktive Regelung nur beschränkt implementiert werden. Es muss übergegangen werden zu einem robusten Ansatz, in welchem die Modellunsicherheit explizit berücksichtigt wird.
Florian Kleinpötzl und Daniel Malfent: Indizierdruckbasierte Regelung eines Verbrennungsmotors basierend auf virtuellen Sensoren, 2013 Präsentation
Abstract: In dieser Bachelorarbeit wird die Regelung des Luftpfadsystems eines Dieselverbrennungsmotors basierend auf Indizierdruckdaten behandelt. Die Idee dahinter ist, aus dem Zylinderdruckverlauf Kenntnisse über den Ladedruck (MAP) und der Frischluftmasse (MAF) berechnen zu können, ohne zusätzliche Sensoren zu verwenden. Mit der Principle Compent Analysis werden aus den Daten des Indizierdrucks, virtuelle Sensoren für MAP und MAF gebildet. Ziel ist es mit diesen virtuellen Sensoren eine Closed Loop-Regelung für das Luftpfadsystem zu entwerfen. Die Motivation hinter dieser Bachelorarbeit liegt darin, die hohe Stückzahl an Sensoren zu verringern und somit Kosten zu sparen. Am Dieselmotor-Prüfstand des Instituts for Design and Control of Mechatronical System wurden die notwendigen Versuche und Messungen durchgeführt, abschließend die Regelung validiert.
Matthias Reiter: Adaptive Regelung am Labormodell Heizrohr, 2013 Präsentation
Abstract: Ziel dieser Arbeit ist es, eine adaptive Regelung mit dem Labormodell Heizrohr durchzuführen. Das Heizrohr ist im Jahr 2000 im Zuge eines Projektseminars gebaut worden, außerdem ist eine physikalische Modellbildung durchgeführt worden, sodass ein Simulationsmodell zur Verfügung steht. Vereinfacht gesagt handelt es sich um ein Rohr, durch welches erhitzte Luft geblasen wird. An verschiedenen Stellen im Rohr kann die Lufttemperatur gemessen werden und je nach Strömungsgeschwindigkeit reagiert die Temperatur anders auf die Eingangsgröße Heizstrom. Grundidee ist es daher die Streckenparameter während der Laufzeit des Systems mitzuidentifizieren und den Regler dementsprechend anzupassen. Zunächst werden die theoretischen Mittel wie Rekursiver Least Squares Algorithmus und Self-Tuning Regler genauer betrachtet, anschließendin der Simulation getestet und dann am realen System implementiert. Dazu wird eine dSpace AutoBox verwendet, außerdem können mittels ControlDesk die relevanten Größen verändert
bzw. angezeigt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass nach einer kleinen Abänderung des Simulationsmodells dieses sehr gut zur Reglerauslegung für den realen Aufbau geeignet ist und dass die gewählte Regelungsstrategie zum erhofften Erfolg führt. Es kann ein Sollverlauf für die Temperatur vorgegeben werden, der Regelaufbau sorgt dann dafür, dass auch bei wechselnden Strömungsgeschwindigkeiten dieser Verlauf eingehalten wird.
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Michaela Huemer: Entwicklung und Implementierung einer Spurhalte- und Spurwechselunterstützung, 2013 Präsentation
Abstract: Fahrerassistenzsysteme zur Steigerung der Sicherheit im Straßenverkehr wurden bereits mit dem Antiblockiersystem (ABS) in den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts eingeführt. Antriebsschlupfregelung (ASR) oder das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP) sind zwei weitere Beispiele, wie Regelsysteme im täglichen Fahrbetrieb zur Unfallvermeidung beitragen können. Der Fahrkomfort, aber auch die Sicherheit, können mit Hilfe einer Geschwindigkeitsregelung, dem sogenannten Tempomaten (Cruise Control, CC) oder eines Abstandsregeltempomaten (Adaptive Cruise Control, ACC) gesteigert werden. Seit einiger Zeit bieten manche Kraftfahrzeughersteller auch Warnsysteme an, welche den Fahrer akustisch oder visuell auf Gefahren aufmerksam machen. Einerseits wird ein Spurhalteassistent (Lane Keep Assist System, LKAS) angeboten, um das ungewollte Verlassen der Fahrspur vorzubeugen und andererseits ein Spurwechselassistent (Blind Spot Monitor), damit ein anderer Verkehrsteilnehmer nicht übersehen wird.
Die vorliegende Arbeit setzt sich zum Ziel, eine Spurhalte- als auch Spurwechselunterstützung in einer Simulationsumgebung zu entwickeln und implementieren. Das jeweilige Assistenzsystem soll, ohne Eingriff der lenkenden Person, die Fahrspur halten bzw. wechseln. Aus einer Reihe in der Literatur erwähnten Regelkonzepte, wurde für die Implementierung der Spurhalteunterstützung ein PDT1-Regler gewählt, um der vorgegebenen Referenz möglichst gut zu folgen. Für die Referenzvorgabe der Spurwechselunterstützung wurden mehrere Herangehensweisen untersucht. Für einen Spurwechsel mit sprunghafter Referenzvorgabe bedarf es zwei PDT1-Reglern, wohingegen bei einer kontinuierlichen Vorgabe ein Regler genügt. Werden zwei Spurwechselmanöver hintereinander ausgeführt, wird das Umfahren eines Hindernisses bzw. das Überholen eines langsameren vorausfahrenden Fahrzeugs ermöglicht.
Martin Großbichler: Closed-Loop Regelung der Luftfeuchte für die Ansaugluft eines Verbrennungsmotors, 2013 Präsentation
Abstract: Bei der Entwicklung und Optimierung von Verbrennungskraftmaschinen spielen vollkonditionierte Prüfstände eine besondere Rolle. Mit diesen ist es möglich Versuche mit den immer gleichen Umgebungsbedingungen durchzuführen. So können Auswirkungen und Effekte von neuen Regler-Konzepten oder -Einstellungen isoliert betrachtet und ausgewertet, sowie zu jedem beliebigen späteren Zeitpunkt reproduziert werden. Vor allem in Anbetracht der strengen Abgas-Normen für Verbrennungsmotoren in PKW’s ist eine definierte Prüfumgebung unabdinglich um die Vergleichbarkeit zwischen Versuchen bzw. Motoren zu ermöglichen.
Aufgabe dieser Bachelorarbeit ist es, eine Luftfeuchte - Regelung am Prüfstand 1 des Institut - Labors zu realisieren. Dabei wird Wasser in einem Kessel verdampft und über eine Verteillanze im Zuluftkanal der Ansaugluft zerstäubt. Für eine genaue und dynamische Regelung wird eine eigene Hardware aufgebaut (Schaltschrankaufbau) welche über eine dSpace Autobox angesprochen werden kann. Der Füllstand im Kessel wird datenbasiert durch ein Kennfeld geschätzt und so in definierten Grenzen geregelt. Die Luftfeuchte selbst hat als Stellgröße die Spannung an den Verdampfer - Elektroden, welche mit einem Thyristorsteller aufgeprägt wird. Im ersten Schritt wird ein klassischer diskreter PID - Regler implementiert und dessen Regelgüte untersucht. Da starke systeminterne (Nachfüllvorgang) und systemexterne (Motorzustand) Störungen auf die Luftfeuchtekonzentration wirken, ist es mit dem PID - Regler nicht möglich die geforderte Regelgüte zu erhalten. Ein alternatives Regelungskonzept ist eine Vorsteuerung mit inversem Modell. Das Modell wird dabei Online mittels einem rekursiven Least Squares Algorithmus identifiziert. Mit dieser Adaption ist es möglich die starken Störeinflüsse zu unterdrücken und die geforderte Regelgüte zu erreichen.
Dominik Kaserer und Dominik Simon Pieringer: Modellierung und Regelung eines Temperierwasserverteilers, 2013 Präsentation
Abstract: Die Kühlung des Kunststoffes nach dem Einspritzen in das Spritzgießwerkzeug ist zentral für die Qualität des Endprodukts. Die Verteilung des Kühlwassers auf einzelne Kreise erfolgt heute oft über einen Temperierwasserverteiler mit manueller Einstellung. Neuere Systeme biete die Möglichkeit den Druck, Durchfluss und Temperatur im Vorlauf bzw. im Rücklauf zu messen. In Entwicklung befindet sich derzeit eine Erweiterung des Temperierwasserverteilers, so dass die einzelnen Kreise elektronisch mittels Feinregulierventil im Rücklauf angesteuert werden können.
Ziel dieser Bachelorarbeit war es, erstens ein Simulationsmodell dieses Temperierwasserverteilers zu erstellen. Mit Hilfe dieses Simulationsmodells wurden anschließend unterschiedliche Regelkonzepte zur Regelung des Durchflusses entworfen und anschließend am realen System validiert. Ziel beim Entwurf der Regelung war einerseits eine rasche Nachführung des aktuellen Durchflusses an die Vorgabe sowie die Unterdrückung von Störungen durch Druckschwankungen. Des weiteren wurde das Verhalten des Systems bei Änderung von Prozessparameter untersucht.
David Krier: Estimation of road-tire forces by in-tire accelerometers, 2013 Präsentation
The aim of this bachelor thesis is to develop a system that evaluates the forces acting between the tire contact patch and the road. For a better understanding of the approach the functionality of a commercially available car tire is described. It is shown that the acting forces are related to the geometry of the contact patch as well as to its phase. Preliminary studies indicate that the mentioned characteristics can be determined by in-tire embedded accelerometers. Previous approaches to extract the information from the signal of the accelerometer however lack sufficient reliability and therefore state-of-the-art signal processing techniques (Principal Component Analysis) are tested in this work. For this purpose the necessary measurement signals are recorded. Since no specific test bench is available, the measurement will be done in normal traffic with the BMW 320d touring available in the institute. The used measurement system will be described too. As it is not possible to measure the contact patch forces directly, those are estimated by means of a model, which is presented. The thereby occurring problems are addressed and possible error sources are pointed out. The pre-processing of the sensor signals is discussed and the results of the Principal Component Analysis are presented. In the end the correlation between those results and the contact patch forces are verified and different configurations are investigated and compared.
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Michael Kobler: Visualisierung des Schwarmverhaltens von unbemannten Drohnen, 2013 Präsentation
Abstract: Im SkyObserver-Projekt wird ein Schwarm von unbemannten Drohnen zu Konzentrationsmessungen von potentiell toxischen Gasen an verschiedenen betroffenen Stellen benutzt. Die Drohnen agieren dabei weitestgehend autonom, wobei gemessene Datenwerte an eine Basisstation übermittelt werden und eine Kommunikation zwischen einzelnen Mitgliedern (Agenten) des Schwarms zur Koordination stattfindet. Es sollen in der Arbeit vorhandene Algorithmen für das Verhalten der einzelnen Agenten (dezentrale Algorithmen) zur Aufteilung des zu untersuchenden Gebietes in einem Simulationssystem (Player/Stage), welches speziell für die Simulation des Schwarmverhaltens konzipiert wurde, implementiert werden.