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Reger, Johann

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Works: 40 works in 44 publications in 2 languages and 90 library holdings
Roles: Other, dgs, Author
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Most widely held works by Johann Reger
H∞ suboptimal tracking control for bilinear power converter systems with dynamic feedback : theory and experiment by Bernd Schmidt( )

2 editions published in 2011 in English and held by 17 WorldCat member libraries worldwide

In der vorliegenden Dissertation werden bilineare Leistungskonvertersysteme untersucht, wie sie für Modellgleichungen mit gemittelten Zuständen im kontinuierlichen Betrieb (engl. "continuous conduction mode")auftreten. Da eine große Zahl dieser Leistungskonverter nicht eingangs-zustandslinearisierbar hinsichtlich des Regelausgangs und dann oft sogar nicht-minimalphasig sind, zählen sie zur Klasse der schwierig zu regelnden Systeme. Ein Regelungsziel für die betrachtete Systemklasse ist die Berücksichtigung von Referenztrajektorien für einen Wunschausgang des Systemmodells. Dazu wird ein sogenanntes Fehlersystem eingeführt, das die Differenz zwischen tatsächlichen Größen und Referenzgrößen widerspiegelt. Aufgrund der Bilinearität der ursprünglichen Modellgleichung ist dieses Fehlersystem dann zeitvariant. Ein weiteres Ziel ist das Ausregeln von auftretenden Störungen, Messrauschen, Modellunsicherheiten, usw., was üblicherweise anhand eines Integratoranteils (kurz: I-Anteils) im Regelgesetz berücksichtigt wird. Ein I-Anteil ist eine dynamische Erweiterung der Zustandsgleichungen und führt zu einem zusätzlichen Zustand. Damit die zusätzliche Differentialgleichung nicht entkoppelt vorliegt, muss mit einer geeigneten Eingangstransformation dafür gesorgt werden, dass der Integriererzustand im Regelgesetz vorkommt. Dadurch wird jedoch die ursprüngliche Bilinearität der Gleichungen zerstört, so dass am Ende ein eingangsaffines System vorliegt, das aber natürlich aufgrund der Bilinearität der ursprünglichen Systemgleichungen eine spezifische Struktur aufweist. Eine ähnliche Herangehensweise wie beim I-Anteil ermöglicht die Schätzung und Rückführung der Störung, womit dieselben Regelungsziele verfolgt werden wie bei der Variante mit dem I-Anteil. Hier führt die dynamische Erweiterung mit dem Schätzer im Gegensatz zum I-Anteil allerdings wieder auf eine bilineare Systemgleichung. Allerdings ist dieser Ansatz weniger allgemein und erfordert eine Neuplanung der Referenztrajektorien in Echtzeit, birgt aber mehr Freiheiten in der Wahl der Reglerparameter für den geschlossenen Regelkreis. Als Rückführstrategie wird eine H8-Zustandsregelung gewählt, um auftretenden Störungen mit möglichst minimalem Stellaufwand auszuregeln. Außerdem soll gleichzeitig der Fehler des Regelausgangs klein gehalten werden. Um schließlich die Stabilität des geschlossenen Regelkreises für nichtverschwindende Störungen untersuchen zu können, wird die sogenannten integral Input-to-State Stability (iISS) verwendet. Als Ergebnis der Arbeit können Bedingungen formuliert werden, wann eine suboptimale H8-Zustandsregelung gefunden werden kann. Unter Annahme dieser Bedingungen folgt dann sofort die iISS-Eigenschaft des geschlossenen Regelkreises. Die Allgemeinheit des Verfahrens zeigt sich dadurch, dass es sogar möglich ist, den vorgestellten Ansatz auf allgemeine bilineare Systeme mit mehreren Eingängen zu erweitern. Das experimentelle Beispiel eines Hochsetzstellers in Kombination mit einem Gleichstrommotor wird dann zum Testen des Regelentwurfsverfahrens herangezogen. Dabei ist die Regelungsaufgabe, die Winkelgeschwindigkeit der Motorwelle einer vorgegeben Referenztrajektorie nachfahren zu lassen und auftretende Laststörungenauszuregeln. Dazu wurde die Variante der dynamischen Erweiterung anhand der Rückführung der Störung mit Trajektorienneuplanung verwendet. Mit einer suboptimalen H8-Zustandsregelung wird der Regelkreis geschlossen, so dass iISS gewährleistet werden kann. Für die Echtzeitgenerierung der durch ein Approximationsverfahren ermöglichten Trajektorienneuplanung wird außerdem Beschränktheit gezeigt. Eine Vielzahl von Experimenten dient der genaueren Untersuchung des Verfahrens
Advanced automotive active safety systems focus on integrated chassis control for conventional and electric vehicles with identification of road conditions by Valentin Ivanov( )

1 edition published in 2017 in English and held by 16 WorldCat member libraries worldwide

Die vorliegende Arbeit fasst die aktuellen Entwicklungen von den aktiven Fahrsicherheitssystemen zusammen und stellt eine Reihe neuer wissenschaftlicher Ergebnisse vor, die aus Forschungsaktivitäten des Autors in Kooperation mit den internationalen akademischen und industriellen Partnern entstanden sind. In Kapitel 1 werden die grundlegenden Themen der Fahrzeugdynamik vorgestellt, bei denen es um die aktive Fahrsicherheit geht. Insbesondere werden (i) die Wechselwirkung des rollenden Reifens mit der Fahrbahnoberfläche sowie (ii) die Fahrzeugdynamik in Längs- und Querrichtung betrachtet. Außerdem gibt Kapitel 1 einen Überblick über die Funktionalität der Fahrsicherheitssysteme mit Bezug auf ihre Steuerungsarchitektur. Der Inhalt adressiert sequentiell die Brems-, Antriebs- und Stabilitätsregelungssysteme. Kapitel 2 beschäftigt sich mit Methoden und Verfahren zur Definition von Reifen-Fahrbahn-Interaktionsparametern als wichtigste Informationen für Algorithmen aktiver Fahrsicherheitssysteme. Es wird explizit die Indentifizierung der Reifen-Fahrbahn-Reibung betrachtet. Kapitel 3 gibt die Perspektive für die Verbesserung der aktiven Fahrsicherheit durch die Implementierung der integrierten Fahrdynamikregelung. Besonderes Augenmerk wird auf die neuen Varianten der Systemarchitektur mit aktiven Fahrwerkssystemen gelegt. Kapitel 4 beschreibt aktive Fahrsicherheitssysteme für Elektrofahrzeuge. Sowohl Stand der Technik als auch innovative Lösungen werden vorgestellt
Towards understanding human locomotion by Horst-Moritz Maus( )

2 editions published in 2013 in English and held by 12 WorldCat member libraries worldwide

Die zentrale Frage, die in der vorliegenden Arbeit untersucht wurde, ist, wie man die komplizierte Dynamik des menschlichen Laufens besser verstehen kann. In der wissenschaftlichen Literatur werden zur Beschreibung von Laufbewegungen (Gehen und Rennen) oftmals minimalistische "Template"--Modelle verwendet. Diese sehr einfachen Modelle beschreiben nur einen ausgewählten Teil der Dynamik, meistens die Schwerpunktsbahn. In dieser Arbeit wird nun versucht, mittels Template-Modellen das Verständnis des Laufens voranzubringen. Die Analyse der Schwerpunktsbewegung durch Template-Modelle setzt eine präzise Bestimmung der Schwerpunktsbahn im Experiment voraus. Hier für wird in Kapitel 2.3 eine neue Methode vorgestellt, welche besonders robust gegen die typischen Messfehler bei Laufexperimenten ist. Die am häufigsten verwendeten Template-Modelle sind das Masse-Feder-Modell und das inverse Pendel, welche zur Beschreibung der Körperschwerpunktsbewegung gedacht sind und das Drehmoment um den Schwerpunkt vernachlässigen. Zur Beschreibung der Stabilisierung der Körperhaltung (und damit der Drehimpulsbilanz) wird in Abschnitt 3.3 das Template-Modell "virtuelles Pendel" für das menschliche Gehen eingeführt und mit experimentellen Daten verglichen. Die Diskussion möglicher Realisierungsmechanismen legt dabei nahe, dass die Aufrichtung des menschlichen Gangs im Laufe der Evolution keine große mechanische Hürde war. In der Literatur wird oft versucht, Eigenschaften der Bewegung wie Stabilität durch Eigenschaften der Template-Modelle zu erklären. Dies wird in modifizierter Form auch in der vorliegenden Arbeit getan. Hierzu wird zunächst eine experimentell bestimmte Schwerpunktsbewegung auf das Masse-Feder-Modell übertragen. Anschließend wird die Kontrollvorschrift der Schritt-zu-Schritt-Anpassung der Modellparameter identifiziert sowie eine geeignete Näherung angegeben, um die Stabilität des Modells, welches mit dieser Kontrollvorschrift ausgestattet wird, zu analysieren. Der Vergleich mit einer direkten Bestimmung der Stabilität aus einem Floquet-Modell zeigt qualitativ gute Übereinstimmung. Beide Ansätze führen auf das Ergebnis, dass beim langsamen menschlichen Rennen Störungen innerhalb von zwei Schritten weitgehend abgebaut werden. Zusammenfassend wurde gezeigt, wie Template-Modelle zum Verständnis der Laufbewegung beitragen können. Gerade die Identifikation der individuellen Kontrollvorschrift auf der Abstraktionsebene des Masse-Feder-Modells erlaubt zukünftig neue Wege, aktive Prothesen oder Orthesen in menschenähnlicher Weise zu steuern und ebnet den Weg, menschliches Rennen auf Roboter zu übertragen
Linear systems over finite fields : modeling, analysis, and synthesis by Johann Reger( Book )

3 editions published in 2004 in English and held by 7 WorldCat member libraries worldwide

Identification of active magnetic bearing systems utilizing a modulating function technique by Olga Gavrilenko( )

1 edition published in 2017 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Unabhängige Stromregelkonzepte für adaptive Dämpfer by Max-Maximilian Schliack( Book )

1 edition published in 2017 in German and held by 1 WorldCat member library worldwide

Gegenstand dieser Masterarbeit ist die Erarbeitung verschiedener geeigneter Hardwarekonzepte für eine Stromregelung für adaptive Dämpfer. Dabei liegt der Fokus dieser Arbeit darauf, dass die Konzepte unabhängig von einem Hauptprozessorkern eines Mikrocontrollers oder Mikroprozessors die Stromregelung vollziehen können. Die Motivation dieser Konzepterstellung und deren Untersuchung ist der stets steigende Funktionsumfang moderner und in der Entwicklung befindlichen Fahrzeuge. Der erhöhte Funktionsumfang spiegelt sich dabei in der steigenden Anzahl an Aufgaben der Steuergeräte wider. Hinzu kommt, dass die zur Verfügung stehende Rechenleistung auf einem Steuergerät begrenzt ist. In diesem Zusammenhang kommen noch die typischen Anforderungen der Automobilindustrie hinzu. Die Anforderungen beinhalten einen deterministischen Ablauf der Funktionen und schränken die Auswahl der verfügbaren Mikrocontroller und Mikroprozessoren stark ein. Um die Anforderungen an deterministische Funktionen zu erfüllen, steht jedem der bestehenden Prozesse ein bestimmtes Rechenzeitfenster zur Verfügung. Daraus resultiert auch das zu lösende Problem. Dieses beinhaltet, dass der verwendete Stromregelungsalgorithmus im bestehenden System viel Rechenzeit erfordert. Als Lösung des Problems wird eine Auslagerung des Stromregelungsalgorithmus angesehen. Dadurch wird die benötigte Rechenzeit für andere Prozesse freigegeben und zusätzlich kann der Stromregelungsalgorithmus an die Anforderungen der verwendeten adaptiven Dämpfer angepasst werden. Aus dieser Gegebenheit werden verschiedene Konzepte erstellt, analysiert und anschließend beurteilt, um somit das am besten geeignete Konzept zu ermitteln. Für die Beurteilung der erarbeiteten Konzepte müssen Kriterien definiert werden. Dafür werden die bestehenden Systeme der Ansteuerung, der Regelung als auch die der elektrischen Charakteristika des Ventils der adaptiven Dämpfer analysiert. Auf Basis dieser Erkenntnisse werden grundlegende Anforderungen für eine Regelung der adaptiven Dämpfer definiert. Im Zusammenhang mit einigen Gegebenheiten der Konzepte selbst werden mit den Anforderungen die Kriterien der Beurteilung aufgestellt. Anschließend wird die Machbarkeit des am besten beurteilten Konzepts in einer praktischen Untersuchung nachgewiesen
Online-Kalibrierung der Inertialmesseinheit bei der INS-/Odometrie-gestützten Koppelnavigation für automatisiertes Fahren by Felix Huttner( Book )

1 edition published in 2018 in German and held by 1 WorldCat member library worldwide

Für das automatisierte Fahren sind zuverlässige Kenntnisse der Fahrzeugeigenbewegungen, insbesondere der Geschwindigkeiten und der Lagewinkel des Fahrzeugs von großer Bedeutung. Die Forderung nach einer hohen Verfügbarkeit und Robustheit der Eigenbewegungsschätzung führt zu der Verwendung von MEMS (Micro Electronic Mechanical Systems) Beschleunigungs- und Drehratensensoren. Diese können jedoch systematische Sensorfehler aufweisen, die die Schätzgüte der Eigenbewegung reduzieren und die Integrität gefährden. In dieser Arbeit werden zwei Parameterschätzverfahren zur Identifikation der quasi-statischen Fehler der Inertialen Messeinheit (IMU) entworfen. Dabei wird sich auf die Bestimmung der intrinsischen Längs- und Querbeschleunigungsoffsets der IMU, sowie die extrinsischen Einbauwinkelfehler bei der Montage in das Fahrzeug beschränkt. Der erste Ansatz ist ein Duales Erweitertes Kalman Filter (DEKF) zur simultanen Zustands- und Parameterschätzung. Der Zustandsschätzer basiert auf dem existierenden Fahrzustandsbeobachter der Abteilung Fahrdynamik bei Daimler und wird mit zwei modularen Kalman Filter, zur Offset- und Misalignmentschätzung erweitert. Auf Grundlage dieses Entwurfs wird mittels einer numerischen Sensitivitätsanalyse die Identifizierbarkeit überprüft und festgestellt, dass nur unter gewissen fahrdynamischen Charakteristiken die Parameter zuverlässig geschätzt werden können. Aufgrund der fehlenden andauernden Anregung (persistence of excitation) werden adaptive Vergessensstrategien eingeführt. Der zweite Ansatz beruht auf kinematischen Zusammenhängen aus denen zwei algebraische Regressorgleichungen für die gesuchten Parameter hergeleitet werden. Es wird gezeigt, dass sich die erste Regressorgleichung auf ein zweiparametrisches Modell zur Identifikation des Längsbeschleunigungsoffsets und des Gier-Misalignments und die zweite Regressorgleichung auf ein einparametrisches Modell zur Identifikation des Querbeschleunigungsoffsets reduziert. Diese werden analytisch auf eine Konditionierung untersucht und Schätzbedingungen abgeleitet. Mit Hilfe eines FIR-Modulationsfunktionsfilters werden die algebraischen Terme gefiltert und die Ableitungen, aufgrund der homogenen Randbedingungen des Filters, nahezu exakt berechnet. Abschließend wird das Modell mittels der gewichteten rekursiven Methode der Kleinsten Quadrate ausgewertet. Die Identifikationsverfahren werden mit realen Messdaten einer MEMS-IMU für die Fahrsituationen einer Achtfahrt, einer Überlandfahrt und einer Stadtfahrt ausgewertet und diskutiert
Feedback von dekodierten Steuersignalen und dessen Einfluss bei der Nutzung EMG-basierter Interfaces by Isabel Röser( Book )

1 edition published in 2018 in German and held by 1 WorldCat member library worldwide

Assistenzsysteme werden heutzutage vielfältig eingesetzt, unter anderem um Menschen mit körperlichen Beeinträchtigungen zu unterstützen. Bei fortgeschrittener Krankheit sind diese Menschen auf die ständige Hilfe Dritter angewiesen. Rollstuhl-basierte Roboter sind in der Lage den Betroffenen eine Interaktion mit der Umgebung zu ermöglichen, wodurch ein Teil der Lebensqualität zurückgewonnen werden kann. Für Menschen, die ihre Gliedmaßen nicht mehr bewegen können, kann die Steuerung eines Rollstuhles durch ein EMG-basiertes Interface erfolgen. Dabei wird keine spürbare Rückmeldung, das sogenannte taktile Feedback, an den Nutzer zurückgegeben. Zudem treten Schwierigkeiten durch die Trägheit des Rollstuhles auf, weshalb Benutzer-Interaktionen nicht sofort visuell sichtbar sind. Durch das rein visuell verzögerte Feedback ist es dem Nutzer nicht möglich, seine eingesetzte Muskelkraft einzuschätzen, was eine gleichmäßige Steuerung des Rollstuhles erschwert. In dieser Arbeit wird untersucht, ob ein zusätzliches, nicht verzögertes taktiles Feedback an den Nutzer eine Verbesserung in der Steuerung hervorruft. Dazu wurde ein Feedback-Gerät verwendet, welches die korrespondierende Kraft und Richtung der Steuersignale an den linken Zeigefinger des Nutzers zurückgibt. Experimente in einer zweidimensionalen Simulationsumgebung wurden mit Probanden durchgeführt. Die Leistungen mit und ohne Verwendung von taktilem Feedback wurden mittels dem Fitts'schen Gesetz miteinander verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass kein signifikanter Unterschied in der Leistung festgestellt werden konnte. Die Evaluierung des subjektiven Empfindens aller Probanden lässt erkennen, dass ein taktiles Feedback dem Nutzer mehr Sicherheit gibt, da eine Überprüfung der beabsichtigten Steuerung mit der tatsächlichen Steuerung erfolgen kann. Die eigene Leistung sowie die Steuerung wurden daher mit taktilem Feedback besser bewertet
Discrete time systems with event-based dynamics: recent developments in analysis and synthesis methods by Edgar Delgado-Eckert( )

1 edition published in 2011 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Robustness studies of sliding mode approaches for the boost pressure control by Tobias Posielek( Book )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Die Verwendung von Abgasturboladern in Dieselmotoren ist heutzutage Standard. Um eine Ladedruckregelung zu ermöglichen werden häufig Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie verwendet. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung von Sliding-Mode Regelungsansätzen zur Ladedruckregelung von solchen Turboladern auf Basis eines vereinfachten mathematischen Systemmodells. Dabei wird das Systemmodell auf reguläre Form transformiert, um das Design und die Analyse des Sliding-Mode Regelgesetzes zu vereinfachen. Es wird das Verhalten eines bereits bestehenden Sliding-Mode Regelgesetzes unter Stell- und Zustandsbeschränkungen untersucht. Dafür wird zwischen der Analyse der Reaching und der Sliding Phase unterschieden. Durch die Stell- und Zustandsbeschränkungen bekommt insbesondere die Analyse der Reaching Phase eine größere Bedeutung. Es werden mithilfe von Lyapunov-Funktionen invariante Mengen bestimmt, die die Zustandsbeschränkungen berücksichtigen. Attraktivität der Ruhelage unter Stellbeschränkungen wird, auch auf Basis dieser Lyapunov-Funktionen, in einem Teilbereich der zulässigen Region gewährleistet. Weiterhin wird ein bezüglich Messfehlern und Modellfehlern robustes Sliding-Mode Regelgesetz vorgestellt. Dabei wird die Differenz der Zielgröße zu ihrem Sollwert integriert und als neuer Zustand eingeführt. Dieser wird dann im Regelgesetz verwendet und ermöglicht trotz nicht verschwindender Störungen eine Ruhelage welche den Zielsollwert beinhaltet. Die Attraktivität der Ruhelage wird über die Linearisierung gewährleistet. Es werden Lyapunov-Funktionen auf Basis dieser Linearisierung bestimmt, um den Einzugsbereich abzuschätzen. Um den Einzugsbereich zu vergrößern, wird ein iteratives Verfahren vorgestellt, welches die Einzugsbereiche einzelner Sollwerte verbindet. Letztendlich werden die beiden Regleransätze kombiniert, um ein robustes geregeltes System mit guter Performance zu erhalten. Die Dynamik des geregelten Systems wird mithilfe von numerischen Simulationen analysiert und bezüglich Performance und Robustheit bewertet
Observer designs for a turbocharger system of a diesel engine by María Tejada Zuñiga( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Entwurf und Implementierung der Steuerung einer Polymerisationsanlage im semikontinuierlichen Verfahren unter Berücksichtigung der besonderen Anforderungen in der Verfahrenstechnik by Marcel Peterseim( )

1 edition published in 2015 in German and held by 1 WorldCat member library worldwide

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Umsetzung einer Steuerungsaufgabe unter den Bedingungen des Explosionsschutzes in der Verfahrenstechnik. Der Schwerpunkt wird hierbei auf die Konzeptionierung der Kommunikation eines Automatisierungssystems für die Anbindung einer explosionsgefährdeten Feldebene gelegt. Aufgrund der Komplexität der Explosionsschutzrichtlinien werden diese zunächst erläutert. Anschließend werden auf Grundlage der Richtlinien und den daraus resultierenden Maßnahmen und Empfehlungen Kommunikationslösungen der Verfahrensindustrie nach ihren Umsetzungsmöglichkeiten untersucht. Um einen anschaulichen Vergleich der Kommunikationslösungen zu erlangen, werden zwei Kommunikationskonzepte für eine verfahrenstechnische Anlage erstellt und nach ausgewählten Kriterien beurteilt. Als Resultat wird anhand der Kriterien eine Entscheidung über das geeignetste Konzept für die untersuchte Anlage getroffen
Untersuchung von strukturvariablen Ansätzen zur Ladedruckregelung by Jan Schreibeis( )

1 edition published in 2016 in German and held by 1 WorldCat member library worldwide

Turboaufladung von Dieselmotoren ist heutzutage Standard. Um den Motor im optimalen Arbeitspunkt zu betreiben und somit die Effizienz zu steigern, muss ein vorgegebener Ladedruck eingehalten werden. Mittels Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie ist Ladedruckregelung möglich. Da das zu regelnde System nichtlineares Verhalten zeigt, müssen Regelungskonzepte verwendet werden, die diese Nichtlinearitäten behandeln. Daher ist es Ziel dieser Arbeit zu untersuchen inwiefern sich strukturvariable Ansätze zur Ladedruckregelung eignen. Hierzu werden verschiedene sliding-mode controller an einem vereinfachten Systemmodell entworfen und ihre Eigenschaften, wie z.B. Stabilität des geregelten Systems, analytisch untersucht. Zudem wird die Dynamik der geregelten Systeme anhand von Simulationen analysiert. Ergebnis der Masterarbeit ist ein sliding-mode controller, der für das vereinfachte Systemmodell gute Performance zeigt. Wird das Systemmodell um Eigenschaften aus der Praxis, wie z.B. Beschränkungen und Unsicherheiten, erweitert, verändert sich das Verhalten des geregelten Systems auf unerwünschte Weise. Hierzu werden Lösungsansätze vorgestellt
Practical implementation of fault detection scheme in a three tank system by Fernando Córdova Ricapa( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Die vorliegende Masterarbeit präsentiert eine praktische Durchführung der Fehlerermittlung in einem realen System unter der Anwendung von "Residual Signals". Diese "Residuals" wurden mit Hilfe eines Verfahren der sogenannten modellbasierten Fehlerdiagnose erstellt. Es wurden verschiedene Techniken untersucht und die dazugehörigen Algorithmen entwickelt. Der Schwerpunkt dieser Forschung liegt auf dem Drei-Tank-System, in welchem unterschiedliche Methoden der Fehlerermittlung angewendet wurden. Einige Situationen, die Fehler in Aktoren, Sensoren oder Komponenten simulieren, werden analysiert, wobei auch Rauschen berücksichtigt wird. Aufgrund der Eigenschaften des Systems stellt dieses vier mögliche Arbeitsbereiche dar, die normalerweise nicht in der Literatur, aber hier in dieser Arbeit genannt werden. Zudem werden Spezialfälle gezeigt, in denen das System von einem Bereich zu einem anderen übergeht und dabei kritische Punkte durchläuft, bei denen im System Singularitäten auftauchen. Es werden Fehler um den Zeitpunkt, in dem Systemzustände in der Nähe der kritischen Punkte liegen, festgestellt und die Hauptaufgabe ist es nun diese Singularitäten zu überwinden und eine erfolgreiche Fehlerermittlung zu erzielen
Gesamtfahrzeugregelung eines Explorationsrovers by Sebastian Zehnter( )

1 edition published in 2016 in German and held by 1 WorldCat member library worldwide

In der planetaren Exploration werden gegenwärtig bei Rovern wie dem Mars Science Laboratory (MSL) überwiegend Move-and-Wait-Strategien eingesetzt, bei denen eine Bewegungsanforderung durch eine Steuerung umgesetzt und anschließend mittels visueller Odometrie überprüft wird. Durch den Mangel an geeigneten Methoden zur Bewertung detaillierter Eigenschaften des Bodens ist das operative Team dazu gezwungen, die zurückzulegende Distanz zwischen zwei Kommunikationszeitpunkten zu verkürzen, um potentielle Gefahrensituationen zu vermeiden, die sich aus hohem Schlupf und einem Einsinken der Räder ergeben. Daher müssen in einer zukünftigen Regelungsstrategie die aus dem Rad-Boden-Kontakt resultierenden Effekte für ein sicheres Vorankommen des Rovers berücksichtigt werden. In der vorliegenden Arbeit wurde ein optimierungsbasierter Regelungsansatz entwickelt, der durch eine Minimierung der relativen Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Bodenkapazität in Form der maximal übertragbaren Scherkräfte das Ziel verfolgt, den am Rad auftretenden Schlupf zu reduzieren und auf diese Weise ein ungefährdetes Vorankommen des Rovers zu gewährleisten. Zur Beschreibung des dynamischen Verhaltens des Rovers wurde ein quasi-statisches Modell gewählt. Des Weiteren wurde für den auf der Kraftebene arbeitenden Regler mit der Berechnung der Lenkwinkel aus dem Verhältnis der Komponenten der Tangentialkräfte der Räder ein neuartiger Ansatz entwickelt. Die Funktionalität des Ansatzes wurde durch Simulationen validiert und mit den Resultaten der Geometrischen Steuerung verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass die entworfene Gesamtfahrzeugregelung für grundlegende Bewegungsanforderungen nahe am Referenzergebnis der Geometrischen Steuerung liegt und gegenüber dieser unterschiedliche Bodenverhältnisse durch eine Umverteilung der Tangentialkräfte berücksichtigen kann. Abschließend wurde untersucht, inwieweit die Gesamtfahrzeugregelung die Entwurfskriterien Generalisierbarkeit, Robustheit und Performanz erfüllt
An algorithm to determine the self-motion manifold of a robotic system consisting of a DLR lightweight robot and a linear axis by Fabian Beck( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Typischerweise besitzen Roboter, die für Mensch-Roboter-Interaktion entworfen wurden, über mehr Freiheitsgrade als gewöhnliche Industrieroboter, um eine erhöhte Geschicklichkeit bei der Interaktion in dynamischen Umgebungen zu ermöglichen. Zusätzlich zur Ausführung einer Hauptaufgabe, z.B. einer Transportbewegung, können die redundanten Freiheitsgrade dazu genutzt werden, weitere Ziele zu erreichen, wie beispielsweise die Vermeidung von Kollisionen mit Objekten. Im Allgemeinen ist es nützlich, mögliche Nullraumbewegungen des Roboters zu analysieren und darauf basierend geeignete Strategien zur Nullraum-Regelung entwerfen. In dieser Bachelorarbeit wird ein Algorithmus entwickelt, der die über Nullraumbewegungen erreichbare Mannigfaltigkeit eines Robotersystems berechnet, das aus 7-Achs-Roboter und einer Linearachse besteht. Der Algorithmus berechnet zwei voneinander unabhängige Nullraumbewegungen, da das Robotersystem für klassische Positionierungsaufgabe über zwei Freiheitsgrade verfügt. Die daraus entstehenden Trajektorien ergeben ein orthogonales Raster entlang der 2-Mannigfaltigkeit. Die durch die numerische Integration resultierenden Positions- und Orientierungsfehler des Endeffektors werden im Detail analysiert und ein Korrekturterm zur Fehlerverringerung vorgeschlagen. Des Weiteren wird das Impedanzregelungskonzept, das für den Roboter üblicherweise verwendet wird, um einen Regler für die Nullraumkoordinaten erweitert. Abschließend werden zwei Anwendungsfälle für den vorgeschlagenen Regler und die Berechnung der über Nullraumbewegungen erreichbaren Mannigfaltigkeit implementiert und experimentell untersucht
Mixed H2/Hinf control for infinite dimensional systems by Matti Noack( Book )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem robusten Regelungsentwurf und dessen Anwendung auf einen flexiblen Roboterarm, dessen Modell von unendlicher Ordnung ist. Die Klasse der unendlichdimensionalen Systeme tritt häufig in Verbindung mit verteilt-parametrischen Modellen auf, die aus partiellen Differentialgleichungen bestehen. Obwohl sie eine umfangreiche Systembeschreibung darstellen, werden sie erst handhabbar mit Hilfe einer endlichdimensionalen Approximation, die wahrscheinlich wichtige Effekte ausblendet, aber einer gewissen Struktur unterliegt. Im Gegensatz zu den üblichen Strategien zur Regelung unendlichdimensionaler Systeme fokussiert sich diese Arbeit auf die Anwendung von robusten Regelungsmethoden. Dadurch kann insbesondere, die Struktur der Unsicherheit, die aufgrund der Diskretisierung entsteht, mit in den Entwurf einbezogen werden. Zusätzlich können optimalitätsbasierte Performancemaße berücksichtigt werden. Der kombinierte H2/Hinf Regelungsansatz ermöglicht es, die Einbeziehung von Störungen und Unsicherheiten mit der Gewährleistung von bestimmten Performancebeschränkungen zu kombinieren. Um mehrere dieser Systemanforderungen mit einzubeziehen, wird die Technik der multi-objektiven robusten Regelung basierend auf linearen Matrixungleichungen genutzt. Dies eröffnet große Flexibilität in Hinblick auf die Formulierung von Regelungszielen und resultiert in convexen Optimierungsproblemen, die numerisch effizient mit semidefiniter Programmierung gelöst werden können. Das Hauptanwendungsbeispiel dieser Arbeit ist die Struktur eines elastischen Roboterarms. Die modale Diskretisierung führt auf die Beschreibung durch ein LTI-System von festgelegter Ordnung und zu einem Unsicherheitsmodell, dass durch die Betrachtung des Einflusses der Approximation und Frequenzbereichsanalysen gebildet wird. Eine strukturelle Analyse des Systemmodells verbindet die vernachlässigte Dynamik mit einer Robustheitscharakterisierung. Die Auswahl der Regelziele erfolgt unter der Vorgabe, Stabilität unter allen berücksichtigen Umständen sicherzustellen, während optimale H2-Performance, passives Verhalten und optimale Sensorpositionierung umgesetzt wird. Der unerwünschte Spillover-Effekt wird im Zuge dessen untersucht und zu seiner Vermeidung beigetragen
Modellbasierte Eingangsdatenplausibilisierung für die Fahrzustandsbeobachtung hochautomatisierter und autonomer Fahrzeuge by Michael Peter Fischer( Book )

1 edition published in 2017 in German and held by 1 WorldCat member library worldwide

Auf dem Entwicklungsweg zum autonomen Fahrzeug muss die Ausfallsicherheit und Präzision der Fahrzeugsysteme gewährleistet werden, da der Eingriff eines Fahrers in Zukunft nicht mehr nötig sein soll. Im Zuge dessen soll eine modellbasierte Eingangsplausibilisierung für den Fahrzustandsbeobachter eines autonomen Fahrzeugs entworfen werden. Dazu wurden fünf verschiedene Modelle erstellt, die jeweils einen Teil der Eingangssignale des Beobachters verwenden, und auf ihre Fähigkeit zur Fehlererkennung auf diesen Signalen erprobt. Indem Ein- und Ausgangssignale mit vier Fehlerklassen auf jedem Modell in unterschiedlich starker Ausprägung verwendet wurden, lässt sich die Eignung der Modelle zur Fehlerdetektion bewerten. Das erste Modell ist eine quasistationäre Gierratenberechnung, das zweite Modell errechnet mittels einer Kennlinie aus dem Lenkradwinkel den Lenkwinkel. Das dritte Modell ermittelt eine Gierrate aus der Radgeschwindigkeitsdifferenz, das vierte Modell integriert die Raddrehzahlen auf das Radticksignal. Das fünfte Modell vergleicht einen einfachen Beobachter mit einem Luenbergerbeobachter, indem es den Federweg aus der z-Beschleunigung schätzt. Dabei wurde gefunden, dass die Modelle 1 und 2 jeweils ohne Einschränkung eingesetzt werden können, um Fehler in ihren Signale zu entdecken. Die Ergebnisse des dritten Modells lassen nur Rückschlüsse auf die Plausibilität der Raddrehzahlsignale und des Gierratensignals zu. Das vierte Modell findet Fehler in den Raddrehzahlen viel häufiger als in den Radticksignalen. Im fünften Modell zeigte der einfache Beobachter eine bessere Fehlerdetektion als der Luenbergerbeobachter. Generell ist zu beobachten, dass die Modell mit Integrierern (Modelle 3,4,5) sehr kurz anhaltende Fehler, wie Ausreißer, nur ungenügend genau finden können, da sich deren Auswirkungen durch die Trägheit dieser Systeme zeitlich verschoben zeigen. Eng gefasste Gültigkeitsbereiche lassen die Modelle zwar mitunter höhere Präzisionen erzielen, sie reduzieren jedoch die Verfügbarkeit der Plausibilisierung
Induktives Ladesystem für die Medizintechnik by Kai Rieger( Book )

1 edition published in 2017 in German and held by 1 WorldCat member library worldwide

Die induktive Datenübertragung stellt eine vielversprechende Möglichkeit für eine sichere und zeitkritische Kommunikation zwischen Primär- und Sekundärseite von induktiven Energieübertragungssystemen in der Medizintechnik dar. Im Einzelnen werden zunächst verschiedene Datenübertragungsverfahren vorgestellt, die für die perkutane Datenübertragung in Frage kommen. Auch wird auf die Sicherheitsproblematik gegenüber Dritten bei Kommunikationsverfahren zwischen medizintechnischen Geräten eingegangen. Mit Hilfe von Anforderungen, die aus einem Anforderungsfalldiagramm abgeleitet werden, wird ein Datenübertragungskonzept für das bestehende System konzeptioniert. In Simulationen konnte gezeigt werden, dass die induktive Datenübertragung über das bestehende System möglich ist und in Hardwaretests konnten die gesendeten Daten mit Hilfe eines Oszilloskops dargestellt werden
Observation and control of a ball on a tilting plate by Dimel Arturo Contreras Martinez( Book )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Das "Ball and Plate" System ist ein nichtlineares MIMO System, das interessante Eigenschaften aufweist die auch in der Luft und Raumfahrt und in industriellen Systemen vorgestellt werden, wie zB: Eigene Instabilität, Unteraktuierung, Effekte von Nichtlinearitäten wie Reibung, Spiel und besitzt Verzögerungen bei den Messungen. Aus diesen Gründen ist es ein interessantes zu studierendes System. In dieser Arbeit wird die Modellierung des auf dem Lagrange-Ansatz basierenden Systems durchgeführt und dann in der Zustandsraumdarstellung mit Plattenbeschleunigungen als Eingaben in das System dargestellt, die eine ähnliche Wirkung haben wie die Drehmomente. Darüber hinaus wird die Verwendung einer internen Schleife des Servosystems berücksichtigt. Mit dem erhaltenen Modell analysieren wir, die Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit. Das System ist global schwach beobachtbar und lokal steuerbar im Betriebsbereich. Anschließend wird die Jacobi-Linearisierung durchgeführt, um das linearisierte Modell bei der Auslegung von Linearreglern zur Stabilisierung zu verwenden. Die Analyse der internen Dynamik des "Ball and Plate" Systems erweist sich als ein nichtminimales Phasensystem, was es schwierig macht, die Verfolgungssteuerung mit dem exakten Modell zu entwerfen. Aus diesem Grund entwerfen wir Näherungen. Mit dem Näherungsmodell sind nichtlineare Steuerungen für die Verfolgung mit unterschiedlichen Ansätzen konzipiert : Rückkopplungslinearisierung für die Verfolgung mit und ohne integrierte Aktion, backstepping und sliding mode. Darüber hinaus sind lineare und nichtlineare Beobachter so ausgelegt, dass sie der Steuerung vollständige Statusinformationen zur Verfügung stellen. Simulationstests werden durchgeführt, um die verschiedenen Steuerung und Beobachtungsansätze zu vergleichen. Darüber hinaus wird die Wirkung der Verzögerung in der Messung analysiert, wobei dort zu sehen ist, dass die grössere Frequenz des Referenzsignals den Fehler erhöht. Der hinzugefügte "Smith predictor" kompensiert die Verzögerung und verringert den Verfolgungsfehler. Bei Tests mit dem realen System, wurde das System zur Stabilisierung und Verfolgung mit den konstruierten Reglungen erfolgreich gesteuert. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Wirkung der Reibung, die Oszillation der Feder und andere nicht modellierte Eigenschaften die Leistungsfähigkeit der Regelung signifikant beeinflusst
 
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