Studienrichtung Automatisierungs- und Regelungstechnik im ...– CBR zur Unterstützung bei Auswahl...

Studienrichtung AMR 2012 (c) Folie 1

Fachgebiete

• Automation, Measurement & Control Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

• Communications Engineering Kommunikationstechnik

• Electric Power Engineering Elektroenergietechnik

• Information Electronics Informationselektronik

• Micro-Opto-Nano Electronics Mikro-/Opto-/Nanoelektronik

Electrical Power Engineering

Info

rmatio

n

Ele

ctronics

Com

munications

Engin

eering

Micro

-Opto

-Nano

Ele

ctronics

Auto

mation &

Contr

ol

11.05.2011 Studienrichtung AMC 2007-2011 (c) UR Folie 4

Prozessautomation spielt bei Energieeffizienz und –Intelligenz eine zentrale Rolle

65%

Projekt-/

Lösungsgeschäft

35%

Produktgeschäft

SIEMENS-PTD: „2/3 unseres Umsatzes generieren wir im

Projekt- und Lösungsgeschäft“

Anforderungen an den Ingenieur:

Planung, Modellierung, Realisierung,

Charakterisierung und Anwendung von

Systemen Quelle: SIEMENS

Schweißroboter (Automobilindustrie)

Beispiel: Robotik

Automatisierungstechnik:

Bahnplanung und Trajektorienerzeugung

Modellbildung und Datenfusion

Mess- und Prüftechnik:

Sensoren und Messsysteme

Messunsicherheitsbudget

Regelungs- und Steuerungstheorie:

Regelung nichtlinearer Systeme

Überwachung (Beobachtermodell)

Prozessleittechnik:

Mensch-Maschine-Kommunikation

Modellierung und Simulation komplexer Prozesse

http://it-material.de/category/wirtschaft/industrie-roboter/einsatz/


Organisation & Personen

Fachgebiet: Automation, Measurement & Control

Regelungs- und Steuerungstheorie

RST Röbenack

Automatisierungs- technik

AT Janschek

Prozessleit- technik

PLT Urbas

Mess- und Prüftechnik

PMP Czarske

http://www.et.tu-dresden.de/etit/index.php?id=228

Hauptseminar AMR 5. Semester, 2 SWS, 4 LP

Thema:

„Parkassistenzsystem mit frei wählbarem Autonomiegrad“

Aufgabe: Entwurf und Implementierung eines Navigationsmoduls

zur Positions- und Orientierungsbestimmung eines NXT-

Fahrzeugs und eines Parklücken-Detektions- und

Vermessungsmoduls (in Anlehnung an

Fahrerassistenzsysteme).

NXT-Roboter (LEGO Mindstorms)

Orga: Jeweils 6 Studierende arbeiten

im Team an der Aufgabe. Es

findet eine gemeinsame

Betreuung durch die vier AMR-

Lehrstühle statt.

AMR stellt Projektanleitungen für

die Teilaufgaben zur Verfügung.


Ziel ist es, dass das Fahrzeug dem Straßenverlauf folgt, eine passende

Parklücke identifiziert und den Parkvorgang eigenständig durchführt.


Thema: „Parkassistenzsystem mit frei wählbarem Autonomiegrad“

• Perception / Sensorik

- Linienverfolgungssensor

- Abstandssensoren (Triangulation)

- Odometrie (optische Maus, Rad-Encoder)

• Bewegungsplanung und Navigation

- Parklückenidentifizierung & -vermessung

- Einparkalgorithmus

• Regelungstechnik

- Drehzahlregelung

- Bahnregelung

• Mensch-Maschine-Interface

- Systemüberwachung

- Nutzersteuerung

NXT-Roboter

Smart Sensors In-situ on-line Sensoren für industrieorientierte Anwendungen: Strahltriebwerke, Windkraftanlagen, Brennstoffzellen, Biomedizin, Elektrochemie, etc.

Folie 20

Forschungsprofile

Regelung, Steuerung, Überwachung Nichtlineare Systeme, hybride Systeme, Totzeitsysteme, Systeme mit örtlich verteilten Parametern, Lenkung & Navigation von autonomen Fahrzeugen

Automation Systems Engineering Engineering für verteilte, vernetzte, heterogene AT-Systeme: Modellierung, Simulation, Leistungsbewertung, IT-basierte Dienste, Frontloading & Concurrent Engineering, Asset Management

Intelligente Perzeption Höhere perzeptive Fähigkeiten: visuelle Perzeption und Navigation, 3D-Umweltmodellierung, Datenfusion, Beobachter, Filter, Fehlerdetektoren, Optische Rechnertechnologie

Messsystemtechnik Laser- und Ultraschallmesstechnik unter Einsatz neuer Signal- und Bildverar-beitungstechniken (FPGA, DSP), Systemtheoretische Modellierung, Simulation

Mensch-Maschine Interaktion Mobile Mensch-Maschine-Interaktion, sicherheitskritische Systeme, Augmented Vision&Reality, Mensch-Roboter-Interaktion, menschl. Informationsverarbeitung

Komplexe

heterogene

Systeme

Mechatronik

Robotik

Raumfahrt

Verfahrenstechnik

Fertigungstechnik

Strömungstechnik

Neu: Energie,

Gesundheit,

Verkehr

Fachgebiet: Automation, Measurement & Control

Professur für Automatisierungstechnik Prof. Dr. techn. Klaus Janschek

Fakultät ETIT Institut für Automatisierungstechnik, Professur für Automatisierungstechnik

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl Automatisierungstechnik Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

Forschung LS-AT

Lehre

Diplom-/Masterstudiengänge • Elektrotechnik • Mechatronik • Informationssystemtechnik • Wirtschaftsingenieure • Maschinenbau (Luft- und Raumfahrt)

Lehrveranstaltungen

• Automatisierungstechnik (Grundstudium, 400 Stud.)

• Ereignisdiskrete Systeme 1, 2 (+P, 150 Stud.)

• Modellbildung & Simulation (+P)

• Systementwurf (+P)

• Industrielle AT : Entwurf eingebetteter Systeme

• Internet in der AT, Teleautomation (P), XML- und Web@AT

• Mechatronische Systeme, Regelung von Mehrkörpersystemen

• Steuerung von Robotersystemen

• Satellitenlageregelung

• Seminare: Mobile Robotik, Modellbildung & Simulation

ca. 35 Diplom-/Master-/ Studienarbeiten p.a.


Forschung LS-AT

Navigation

Geschlossene Stoffkreisläufe

Informations-basierte Automatisierung

Optische Rechner Optomechatronik

Mobile Robotik

Systementwurf Modellbasierter Systementwurf

Systemmodellierung UML, XML

RAMS Entwurfsverifikation

Modellbildung und Simulation

Steuerungsarchitekturen

Sensorik

Bewegungssteuerung

Bahnplanung

Bildgestützte Navigation

Lokalisierung/Kartenerstellung/SLAM

Datenfusion

Optische Fourier-Prozessoren

Optische Korrelatoren

Smart Imaging Systems

Oberflächeninspektion

Modellbildung & Simulation

Automatisierter Prozessbetrieb

Prozessmesstechnik

Mikroverfahrenstechnik

Internettechnologien

Modellgetriebene Technologien

Aspektorientierte Technologien

Forschung

Industrielle Automatisierung

Robotik & Mechatronik


Überblick Lehre und Forschung LS-AT

Schätzung &

Fusion

Position & Orientierung


• Satellitennavigation durch Bildbewegungsverfolgung

• Planetary Lander Navigation

• Bildnavigation für Wettersatelliten

• Spacecraft Rendezvous Navigation

• Visual Servoing / Lokalisierung /

SLAM mittels optischen Fluss

• Navigation in nicht kooperativer

Umgebung

Informationsfusionierung

• Mengenbasierte Schätzfilter

• Lokalisierungsverfahren

Kooperationen

Navigation

• European Space Agency • EADS Astrium, Toulouse (France) • EADS Astrium, Friedrichshafen • Industry

Optical Flow

DEM – Digital Elevation ModelPosition

Orientation

Optical

Correlator

Mono

Camera Labor

Labor

C:/Dokumente und Einstellungen/janschek/Desktop/Videos/LS-AT_OF-Demo_Zaunick/trans_z/trans_z_08fps.avi

Okt-11


Forschung LS-AT

Lander

Orbiter

Satellite Visual

Orbital Navigation

2000 - 2004

Optical Flow

Landing Navigation

2004 - 2009 ….

Visual Rendezvous

Navigation

RV-SLAM

+ 3D Recon-

struction

2008 - …

Geostationary

Image Navigation

2006 - 2009

CamAUX CamAUX

Bio Inspired Visual

Navigation

2007 - …

DAAD

Guidance-Navigation-Control - Projects

Labor

Jan-12


Forschung LS-AT

S3ARV – Small & Safe Space Autonomous Robot Vehicles

• Vollautonome Landung eines Flugroboters in unbekanntem Terrain für extraterrestrische (Planetary Landing) und terrestrische Anwendungen (z.B: Katastrophenhilfe)

• Laufzeit: 2012-2014, Verbundprojekt mit Universität Stuttgart (iFR)

• Förderung: BMWi (DLR)

Universität Stuttgart

Institut für Flugmechanik und Flugregelung

Terrestrische Demonstration mit Octocopter

Neu! „small+safe“ und SPLAM


Forschung LS-AT


• Aktionsprimitive, Verhaltensbasierte Architektur

Sensorik

• Sensorsysteme mit minimalen Hardwarekomponenten

• Globale Lokalisierungssysteme (Ultraschall/Infrarot)

Bewegungssteuerung

• Schwungmassenantriebe

• Antriebsregelung

• Bahnregelung

Bahnplanung

• kartenbasierte Planungsalgorithmen

• Industriepartner

Zum Test stehen verschiedene mobile autonome Plattformen zur Verfügung.

Mobile Robotik

Kooperationen

../../../Videos/LS-AT_Robotik/Auto_Resi_End.avi

../../../Videos/LS-AT_Robotik/mapping_Wohnzimmer1_BSH.avi

Jan-12


Forschung LS-AT


Optische Fourierprozessoren und Korrelatoren

• Entwicklung von Optik, Elektronik (FPGA), Software

• Patentierte Selbstkalibrierung


• opto-elektronische Bildstabilisierung (SmartScan)

• opto-mechatronische Bildstabilisierung (visual servoing)



• Anwendungsorientierte Spektralanalyse und Klassifikation


• European Space Agency • Papiertechischen Stiftung (PTS), Heidenau • RUAG, Zürich

Kooperationen

Optischer Fourierprozessor

Bildsensor

Laserdiode

R ä umlicher

Lichtmodulator

Bild

Spektrums - bild

in

out

F

Linsen


Bildsensor

Laserdiode

R ä umlicher

Lichtmodulator

Bild

Spektrums - bild

in

out

F

Linsen


Bildsensor

Laserdiode

R ä umlicher

Lichtmodulator

Bild

Spektrums - bild

in

out

F

Linsen


Bildsensor

Laserdiode

R ä umlicher

Lichtmodulator

Bild

Spektrums - bild

in

out

F

Linsen

Bildbewegungs -

daten

SMARTSCAN

verzerrtes

Rohbild

bis 5000

Korrelationen/sSMART SCAN

korrigiertes

Bild

Bildbewegungs -

daten

SMARTSCAN

verzerrtes

Rohbild

bis 5000

Korrelationen/sSMART SCAN

korrigiertes

Bild

Labor

Jan-12


Forschung LS-AT

Navigation

Geschlossene Stoffkreisläufe

Informations-basierte Automatisierung


Mobile Robotik

Systementwurf Modellbasierter Systementwurf

Systemmodellierung UML, XML

RAMS Entwurfsverifikation

Modellbildung und Simulation


Sensorik

Bewegungssteuerung

Bahnplanung


Lokalisierung/Kartenerstellung/SLAM

Datenfusion

Optische Fourier-Prozessoren

Optische Korrelatoren



Modellbildung & Simulation

Automatisierter Prozessbetrieb

Prozessmesstechnik

Mikroverfahrenstechnik

Internettechnologien

Modellgetriebene Technologien

Aspektorientierte Technologien

Forschung

Industrielle Automatisierung

Robotik & Mechatronik

Labor

Labor

Labor

Labor

Labor

Professur für Prozessleittechnik Prof. Dr.-Ing. habil. Leon Urbas

Fakultät ETIT Institut für Automatisierungstechnik, Professur für Prozessleittechnik

Prozessführung

• Mittel und Methoden zur zielgerichteten Planung und Ausführung von Prozessführungsstrategien für den sicheren und wirtschaftlichen Betrieb von technischen Prozessen.

09.05.2012 Folie 31

Automatisierungs-

system

Prozessleittechnik

Prozess-

Automatisierung

Wissensgebiet der Prozessführung

technischer

Prozess

Quality related

Systems (PCS) chemical/

physical

process

Process Control Systems Engineering

Safety related

System (SIS)

Arbeitsgebiete

09.05.2012 Folie 32

Integrated PCS

Engineering

Human Factors

Engineering

Lehrmodule

09.05.2012 Folie 33

Mikrorechentechnik Algorithmen, Datenstrukturen, Programmiersprachen

Prozessleittechnik Aufgaben, Architekturen, Dienste, Methoden

CAE-PA Integriertes Engineering

von AT-Systemen

MMS Mensch-Maschine-

Systemtechnik

WPFS Wissensbasierte Prozessführungs-

systeme

Kompetenzfelder PLT

09.05.2012 Folie 34

Integriertes PLT

Engineering

Human Factors

Engineering

Usability Engineering

Human Factors, Evaluationsmethodik, Inferenzstatistik

PLT Engineering

(COMOS, InterGraph, PCS 7, Phoenix Contact)

Formale Beschreibung, Modellierung, Modellgetriebene Softwareentwicklung

Daten & Information Kommunikation & Workflow Wissen & Verhalten

Middleware in der Prozessautomatisierung

Kommunikationsengineering Mobile Informationssysteme

Modellierung und Simulation stochastischer Prozesse

Zuverlässigkeit Signalerkennungstheorie

Interactive Body Area Networks (InteractBAN) (Ziegler, Urbas IMC`09; Ziegler, Pfeffer, Urbas TEI`11; Ziegler, Urbas RFID-TA`11, Ziegler u.a. MobileHCI`11)

• Ziel

– Optimierung der MMS für mobile Systeme in industriellen Anwendungen

• Lösungsansatz

– Entwurf und Evaluation von Patterns für Interaktions- und Schnittstellendesign

– BAN von optimierten Ein- und Ausgabegeräten

– Adaptive GUI entsprechend des aktiven InteractBAN

TUD MInf

Maintenance

Maintenance Data

09.05.2012 35

NetGen:X (Doherr, Schmidt, Urbas WFCS´10; Doherr, Stöß, Urbas atp edition 54(5); Stöß, Doherr, Urbas WFCS´12)

• Ziel

– Automatische Generierung von Kommunikations-strukturen aus Planungsdaten

• Lösungsansatz

– Beschreibung der Anforderungen als Graph

– Formale Beschreibung der technologischen Randbedingungen

– Formale Beschreibung von Planungsregeln

GMA 5.16

09.05.2012 Folie 36

autoHMI (Doherr et al. IEPV´11; Urbas, Doherr CSAE´11; Urbas et al. INDIN´11;

Doherr et al. atp edition 53(11); Urbas, Stöß, Doherr MathMod‘12, Obst et al. AUTOMATION´12)

• Ziel

– Generierung von HMIs aus Planungsdaten

• Lösungsansatz

– Modellgetriebenes Software Engineering

– aCAE: Tasks & Concepts

– aHMI: abstraktes HMI Modells

– Formalisierung von Layoutexpertise als Graphmanipulation

TUD AT

09.05.2012 Folie 37

Modularisierung (Urbas, Doherr, Scholl IEPV´10; Obst, Urbas PAAT’12; Obst et al. EKA´12; Krause, Urbas PSAM´12)

• Ziel

– CBR zur Unterstützung bei Auswahl und Parametierung von Modulen

– Bestimmung der Sicherheit/Zuverlässigkeit von modularen Anlagen

• Lösungsansatz

– Informationsmodellierung

– Ähnlichkeitsmetriken

– Gewerkeübergreifende

Lösungsmuster

– Modellierung als Graph:

• Strukturähnlichkeit

• Manipulation

09.05.2012 Folie 38

GEA: Pharmazeutische Biotechnologie -

Downstream-Prozesse mit Zentrifugen

und Package Units

Professur für Regelungs- und Steuerungs-theorie Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Math. Klaus Röbenack

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Regelungs- und Steuerungstheorie

Folie 40

Regelung, Steuerung, Überwachung Entwurfsmethoden für die

Steuerung (Trajektoriengenerierung)

Regelung (Stabilisierung, Störunterdrückung)

Überwachung (Beobachter, Filter, Fehlererkennung)

mit speziellem Fokus auf die Systemklassen

nichtlineare endlich-dimensionale Systeme

hybride Systeme (zeitkontinuierlich, ereignisdiskret)

Totzeitsysteme (linear, nichtlinear)

Systeme mit örtlich verteilten Parametern

Forschung

Folie 41

Lehre

Folie 42

Praktika

Regelungstechnisches Praktikum I und II

Projekte (Module ET 12 13 11 und ET 12 13 12)

Folie 43

Pilotanwendungen (1/2)

Modellbildung und Regelung für mechatronische Systeme

Leistungselektronische Schaltungen Magnetische Lagerungen

Regelung und Lageschätzung von Mehrachsfahrzeugen und Lastzügen Unteraktuierte Manipulatoren

Folie 44

Pilotanwendungen (2/2)

Regelung und Beobachtung von Kristallzüchtungsprozessen

Professur für Mess- und Prüftechnik Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Czarske

Fak. Elektrotechnik & Informationstchnik Professur für Mess- und Prüftechnik

Messsystem 8. Anwendung

im Labor und

im Versuchsfeld

3. Simulation

2. Modellierung

und Theorie

4. Konstruktion

5. Schaltungstechnik

6. Signalverarbeitung

1. Physikalischer Effekt

7. Kalibrierung

Messkampagnen

Innovative Messsystem- und Sensortechnik

Forschungsprofile 1/2

Signalverarbeitungstechnik:

On-line Messungen für Regelungen / Messtheorie für verrauschte Signale / smart

sensors (modellbasiertes Messen)

Technische Optik:

Mikro- und Nanooptik / aktive und adaptive Optik / robuste

faseroptische Sensoren

Strömungsmesstechnik:

Berührungslose in-situ Messungen mit Ultraschallwellen und mit Lichtwellen (Auflösungen

im Mikrometerbereich)

Prozessmesstechnik:

Berührungslose in-situ Messungen von Objektoberflächen für die

Prozessüberwachung und Prozessregelung

Forschungsprofile 2/2

Ultraschall-Doppler-Array-Velocimeter: Bildgebende Strömungsmessung für die Magnetohydrodynamik (Stahl- und Halbleiterherstellung)

1

2

3...25

micro-

controller

transmitting / receiving switch




...

...

...

...

receiving multiplexer

tran

sm

itting

m

ultip

lex

er

4-channel

data aqui-

sition card

for PC

RF power

amplifier

arbitrary

function

generator

trigger

signal

RF

signal

ultrasound

line

array

Software:

cross-

correlation and

visualisation

control circuit

Analoge und digitale Schaltungen; Software-Entwicklung (Matlab); FPGA, DSP:

Flow Mapping of Vortices Liquid metal measurements (Stationary RMF)

Preliminary experiments:

2d-1c flow measurement

Applied RMF:

– Angular frequency ω = 2π*50 Hz

– Magnetic flux density B = 4.2 mT

measurement

plane

ultrasound

transducer

line array

cubic vessel

filled with GaInSn

magnetically driven

vortex

Y X

measured velocity component

Clockwise vortex

Lehre zur Messsystemtechnik und Sensorik

Mess- und Sensortechnik 5. Semester, 4 SWS

(inkl. Praktikum)

Grundzüge des Messens 4. Semester, 2 SWS

(im Modul Mess- und Automatisierungstechnik)

Messsystemtechnik 6. Semester, 2 SWS

(im Modul Prozessleittechnik)

1

n

w iii

fy y y x

x

Modul Lasersensorik 8. Semester, 6 SWS

Lasermesstechnik 3 SWS (2/1/0), 8.S., 4 LP

Mechatronische Lasersensoren 2 SWS (2/0/0), 8.S., 2 LP

Praktikum Lasersensorik 1 SWS (0/0/1), 8.S., 1 LP

Modul Photonische Messsystemtechnik 9. Semester, 6 SWS

Faseroptische Messtechnik 2 SWS (1/1/0), 9.S., 2 LP

Lasermesssysteme f. d. Fluidtechnik 2 SWS (2/0/0), 9.S., 3 LP

Messsystemtheorie 1 SWS (1/0/0), 9.S., 1 LP

Projekt Photonische Messsystemtechnik 1 SWS (0/1/0), 9.S., 1 LP

Impressionen aus dem Labor und Versuchsfeld

Einbindung von Studien- und Diplomarbeiten in die Projektarbeiten

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