Katrin Wiesinger: Identifikation der Reflexbewegung des menschlichen Bizeps, 2014 Päsentation
In vielen Ingenieursdisziplinen werden mathematische Modelle zur Systemanalyse verwendet, so auch in der Physiologie bzw. bei biologischen Regelkreisen. Zum besseren Verständnis der neuromuskulären Interaktion wird ein Modell der Reflexbewegung des Bizeps erstellt. Die Reflexbewegung der menschlichen Muskeln kann näherungsweise mit einem einfachen Modell [Khoo: Physiological Control Systems] beschrieben werden. Allerdings ist die Wiederholbarkeit des Systems Mensch nicht in dem Maße gegeben wie bei vielen technischen Systemen, weshalb von einer Messung zur nächsten beträchtliche Unterschiede auftreten können. Ziel dieser Arbeit ist, ein spezielles Identifikationsverfahren [Jauberthie et al.: Fault detection and identification relying on set-membership identifiability, Annual Reviews in Control 37 (2013), pp.129-136] zu studieren und anzuwenden, das Variabilitäten in den Messungen berücksichtigt und anstelle eines Modelles mit fixen Parametern ein Modell liefert, das Intervalle der Parameter berechnet. Messungen am eigenen Körper (nichtinvasiv) sind notwendig.
Patrick Parzer: Identifikation und Modellierung der Dynamik von Emissionsmessgeräten, 2014 Präsentation
Für die Entwicklung und Erprobung neuer Regelverfahren für Verbrennungsmotoren werden typischerweise Motorprüfstände eingesetzt. Die Hauptziele in der heutigen Zeit befassen sich mit der Reduzierung der Emissionen. Um diese Emissionen erfassen zu können, benötigt man eine Vielzahl von Emissionsmessgeräten. Aufgrund von Einbauort und Messprinzip der einzelnen Komponenten, ergeben sich unterschiedliche dynamische Eigenschaften. Die Emissionsbildung findet im Zylinder des Motors statt, die Abgaskomponenten werden jedoch in der Regel nach dem Turbolader erfasst. Abhängig vom Operationspunkt des Motors, entstehen somit Abgastransport Verzögerungen, die sich auf eine signifikante Totzeit auswirken. Bei der Bewertung der Messergebnisse sind jedoch die realen Emissionen und dynamischen Zusammenhänge von Interesse und es soll die Dynamik der Messgeräte eine untergeordnete Rolle spielen. Darum sind Modelle der Sensoren notwendig, um die Messdynamik von der Motordynamik zu entkoppeln. In der folgenden Arbeit werden die dynamischen Eigenschaften von Cambustion NOx, AVL Microsoot Sensor, AVL Opacimeter, und weiteren Komponenten messtechnisch erfasst und anschließend Identifiziert. Um die Identifikation durchführen zu können werden zwei Varianten durchgeführt. Bei der ersten Variante wird der Motorprüfstand über die Gaspedalstellung angeregt und anschließend das Sensorverhalten untersucht. Bei der zweiten Variante wird die Anregung über eine Kombination aus Common Rail Druck und Einspritzwinkel durchgeführt. Diese Form der Anregung ist speziell für die Untersuchung der Dynamik der Emissionsmessgeräte von Vorteil, da durch den Common Rail Druck und den Einspritzwinkel nur der Abgastrakt angeregt wird. Modelle für die einzelnen Sensoren, bei den beiden Varianten, werden schlussendlich am Motorprüfstand aufgenommen und einer Validierung unterzogen.
Andreas Mittermair: Zeitoptimale Regelung eines Viertelfahrzeuges, 2014 Präsentation
In der vorliegenden Bachelorarbeit wird eine zeitoptimale Regelung für ein Labormodell eines Viertelfahrzeugs entworfen. Bei einem Viertelfahrzeug handelt es sich um ein einfaches Abstraktionsmodell, zur Beschreibung der Vertikaldynamik von Kraftfahrzeugen. Beim vorliegenden Labormodell steht zusätzlich ein Aktor, wie dies bei einer aktiven Radaufhängung der Fall ist, zur Verfügung.
Zur Reglerauslegung und Simulation muss ein physikalisches Modell erstellt und validiert werden. Da die Validation am realen Modell Differenzen aufweist, wird eine datenbasierte Grey-Box Identifikation durchgeführt. Den größten Teil dieser Arbeit macht die analytische Optimierung aus. Es werden zuerst die allgemeinen Vorgehensweisen und Bedingungen zur Optimierung bearbeitet und diese anschließend auf das Labormodell adaptiert. Das Bellmann’sche Optimalitätsprinzip ist eines der beiden genauer betrachteten Methoden - dieses lieferte jedoch keine Lösung. Die zweite Variante stellt das Pontryagin’sche Maximumprinzip dar. Es liefert das grundsätzliche Aussehen der Lösung - die genau Bestimmung erweist sich allerdings aufgrund der Systemeigenschaften als sehr schwierig. Es müssen schlussendlich numerische Verfahren zur Lösung der entstehenden Gleichungssysteme benutzt werden.
Ein anderer untersuchter Ansatz ist die rein numerische Optimierung. Hierfür wird bereits gesammeltes Wissen aus den analytischen Verfahren verwendet, um das Systemverhalten abschätzen zu können. Unter Anbetracht der Abweichung zwischen Theorie und Realität wird ein LQR für das System ausgelegt. Bei diesem wird versucht, ihn so auszulegen, dass dieser eine den analytischen Lösungen ähnliches Resultat mit dem Vorteil einer Zustandsrückführung liefert. Schlussendlich werden die untersuchten Verfahren hinsichtlich Aufwand, deren Resultat und Anwendbarkeit verglichen.
Sebastian Prammer: Fehlererkennung bei EKG Signalen, 2014 Präsentation
Die Überwachung von Vitalparametern im alltäglichen Leben wird durch die Verfügbarkeit von miniaturisierten Sensoren vorangetrieben. So wird beispielsweise das Beobachten der Herzfunktion durch kontinuierliche EKG Messung ermöglicht. Eine frühzeitige Erkennung und Behandlung von häufig auftretenden Fehlfunktionen kann spätere schwerwiegende Komplikationen verhindern helfen. Ziel dieser Arbeit ist es einen Entwurf eines Algorithmus zu entwickeln, der auf Grundlage von EKG Messungen online eine Fehlerbewertung macht.
Lukas Oberguggenberger: Vergleich automatischer Tuning Methoden für MPC Anwendungen ohne stationäre Abweichungen, 2014 Präsentation
Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit modellprädiktiver Regelung ohne stationäre Abweichungen, sowie der automatischen Parametrierung der Regler. Hierfür werden zwei unterschiedliche Tuningmethoden, welche an der Johannes Kepler Universität Linz beziehungsweise an Dänemarks Technischer Universität entwickelt wurden, genauer betrachtet. Ausgehend von den in der Literatur beschriebenen Konzepten werden zwei für den Vergleich angepasste Methoden mit Hilfe von MATLAB implementiert. Unter Verwendung eines mit einer Toolbox, welche am Institut für Design und Regelung mechatronischer Systeme entwickelt wurde, erstellten MPCs werden beide Tuningmethoden gegenübergestellt. Anhand zahlreicher Testsimulationen erfolgt ein Vergleich beider Algorithmen.
Die Ergebnisse dieser Untersuchung werden interpretiert und eine weitere, kombinierte Methode, welche die Vorteile beider Konzepte vereint, vorgestellt. Nachdem beide Methoden ursprünglich für unterschiedliche Anwendungen konzipiert worden sind, wird auch die Aussagekraft des direkten Vergleichs mit den abgeänderten Tunings diskutiert.
Thomas Weichselbaumer: Vergleich von menschlichem Fahrer und Fahrzeugregelung auf dem Hardware-in-the-Loop (HIL) Prüfstand, 2014 Präsentation
Assistenzsysteme erhalten in der Autoindustrie eine stetig bedeutendere Rolle um den Komfortdes Fahrers zu steigern. Waren es zu Beginn noch ABS (Antiblockiersystem) und ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm), so halten Tempomat und Erweiterungen wie ACC (Adaptive Cruise Control) vermehrt Einzug. Da diese Systeme jedoch in Interaktion mit dem Menschen am Steuer stehen, muss auch dessen Einfluss bereits zu Beginn der Entwicklung an Aufmerksamkeit geschenkt werden.
Da aktuelle HIL Echtzeitsysteme bereits Unterstützung für die Steuerung eines Fahrzeuges durch einen Menschen ermöglichen, beschäftigt sich diese Arbeit mit ersten grundlegenden Vergleichen zwischen bestehenden Fahrermodellen, einfachen Längsdynamikregelungen und menschlichen Fahrer.
Adnan Husaković: Optimale Start/Stopstrategie eines Hybridmotors, 2014 Präsentation
Die immer strenger werdenden Auflagen an an einen Verbrennungsmotor hinsichtlich Verbrauch, HC-, CO2 -, und NOx- Emissionen fordern permanent neue, verbesserte Regelstrategien und optimierte Technologien. Hierbei ist die Start/Stopp-Automatik eine der verwendeten Regelstrategien. Die momentan auf dem Markt herrschende Automatik weist jedoch nur marginale Verbesserung auf. Ziel dieser Arbeit ist es daher, die Nachteile der aktuellen Start/Stoppregelung durch Unterstützung des Hybridkonzepts zu minimieren.
Dominik Schauer, Uwe Schimatzek: Modeling and Implementation of a Virtual Driver, 2014 Präsentation
Elektronische Regelsysteme in Fahrzeugen werden immer bedeutender. Sie erhöhen die Sicherheit, Energieeffizienz und den Fahrkomfort in unseren Autos. Sie erfordern allerdings auch höhere Investitionskosten und Entwicklungszeiten. Hersteller verlangen daher nachMethoden, welche die Funktion und Zuverlässigkeit ihrer Systeme im gesamten Entwicklungsprozess prüfen, um diese gegebenenfalls optimieren zu können. Aus diesem Grund gewinnen Softwares zum Durchführen von Fahrzeug- beziehungsweise Fahrdynamikanalysen zunehmend Bedeutung. Diese Arbeit setzt sich daher zum Ziel, einen parametrierbaren virtuellen Fahrer zu entwickeln, welcher so gut wie möglichmenschliches Fahrverhalten nachstellt. Das System steuert ein Fahrzeug autonom durch simulierte Teststrecken und reagiert dabei sowohl auf seine Umwelt, als auch auf andere Verkehrsteilnehmer. Der Fokus liegt dabei auf verschiedenen Szenarien: der Annäherung an ein vorausfahrendes Fahrzeug, dem automatisierten Folgen dieses Fahrzeugs unter Einhaltung eines Sicherheitsabstands anhand einer Abstandsregelung sowie gegebenenfalls dem Überholen.
Die Funktion des virtuellen Fahrers wird in verschiedensten Simulationen geprüft unddessen Realitätstreue durch Vergleiche mit Messdaten, die mit einem Versuchsfahrzeug auf offener Straße aufgenommen wurden, bestätigt.
Dominic Winkler: Aktive Schwingungsreduktion für mobile Hebehilfen, 2014 Präsentation
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist eine aktive Schwingungsdampfung eines bereits bestehenden Hebesystems. Motivation für diese Tatigkeit ist eine erhebliche Verbesserung der Performance (benötigte Zeit zur Lastmanipulation, Genauigkeit mit der die Manipulation durchgeführt werden kann) sowie eine Erhöhung der Arbeitssicherheit, da durch das Schwingen der Last eine nicht unwesentliche Risikoerhohung für das Lösen der schwebenden Last vom Manipulator entsteht. Dies kann zu Schaden an der Last oder noch schlimmer zu Verletzungen des Bedieners führen.
Der Ablauf der Bachelorarbeit gliedert sich in Datenerfassung fur die Modellbildung, Validierung des Modells, Entwurf eines geeigneten Regelkonzeptes zur Schwingungsunterdrückung und abschließend Implementierung und Test am Prototypen.
Manuel Schürz: Identifikation von Intervallmodellen zur Prädiktion, 2014 Präsentation
Ziel dieser Arbeit ist es, ein Modell zu identifizieren, welches es ermöglicht den Blutzuckerspiegel eines Diabetes Patienten für den Zeitraum von 30 - 45 Minuten vorherzusagen. Dadurch soll es ermöglicht werden bei Diabetikern frühzeitig das Erreichen eines gesundheitsschädigenden Blutzuckerniveaus zu erkennen um diesem aktiv entgegenwirken zu können. Zuerst werden die medizinischen Grundlagen des Zuckerkreislaufs im menschlichen Körper erläutert um ein Grundverständnis für die im Körper ablaufenden Prozesse zu erhalten und die Rolle und Auswirkung der beteiligten Substanzen und Organe zu verstehen. Nach einer Einführung in die Methodik der Intervallprädiktion und deren mathematische Grundlagen wird der Algorithmus zur Identifkation von Intervallprädiktionsmodellen anhand einiger konstruierter Beispiele implementiert und stetig erweitert und verbessert.