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SekretariatWintersemester 2005/2006
Mittwoch, 1. Februar 2006, 16:00 Uhr
Hardware-in-the-Loop (HIL) Test von Fahrdynamikregelsystemen - Übersichtsbeitrag
Dr.-Ing. Herbert Schütte
dSPACE GmbH, Director Applications / Engineering, Paderborn
Kurzfassung:
HIL Testsysteme sind unabdingbare Voraussetzung für die Entwicklung moderner Fahrdynamiksteuergeräte. Der Einsatz von HIL Testsystemen kann heute als Standard Methodik betrachtet werden und kommt besonders für extrem sicherheitskritische Systeme, wie der Fahrdynamikregelungen, zum tragen, bei denen viele Sensoren und Aktoren zum Einsatz kommen.
Der Beitrag gibt einen Überblick über moderne HIL Testsysteme für Fahrdynamikregelungen. Hierbei werden zunächst die Hardware-Schnittstellen zwischen Steuergerät und Testsystem beschrieben und anschließend werden Softwareaspekte behandelt. Letztere beziehen sich sowohl auf die notwendigen Fahrdynamikmodelle als auch auf Softwarekomponenten zur Nachbildung von Sensor- und Aktorinterfaces. Abschließend werden aktuelle Beispiele für Testsysteme vorgestellt und zukünftige Herausforderung in diesem Bereich diskutiert, wie sie sich beispielsweise durch die zunehmende Integration von Fahrdynamikregelungen mit aktiven Federungssystemen, elektrischer Parkbremse oder auch elektrischen Lenksystemen ergeben.
Mittwoch, 11. Januar 2006, 16:00 Uhr
Embedded system design im automotive Umfeld
Prof. Dr. Harald Heinecke
BWM Car IT, Geschäftsführer, München
Kurzfassung:
Getrieben durch die steigenden Anforderungen im Komfort-, Sicherheits-, Fahrdynamik- und Informationsbereich, sowie durch gesetzliche Anforderung steigt die funktionale Vernetzung in den Fahrzeugen signifikant an. Diese vernetzten Funktionen können häufig nur durch logisch und dynamisch vernetzte Rechnereinheiten im Fahrzeug realisiert werden. Um diese Realisierungen in ein stabiles und kosteneffizientes Umfeld zu integrieren, muss man auf stabile Software und Hardwarearchitekturen aufsetzen. Die Entwicklung von automobilen Standards wie OSEK, FlexRay, MOST, LIN und AUTOSAR stellen dabei wesentliche Elemente für das Komplexitätsmanagement zukünftiger Automobile dar.
Mittwoch, 14. Dezember 2005, 16:00 Uhr
Passive oder aktive Lage- und Leistungsregelung in der computerunterstützten Chirurgie
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Klaus Radermacher
Lehrstuhl für Medizintechnik, Helmholtz-Institut für Biomedizinische Technik der RWTH Aachen
Kurzfassung:
Seit Mitte der 80iger Jahre ist die computerunterstützte Chirurgie international ein stark expandierendes Feld der Medizintechnik. Hintergrund der Entwicklung ist, dass die zunehmende Qualität der verfügbaren Informationen zu Morphologie und Funktion des individuellen Organismus, eine präzisere patientenspezifische computergestützte Planung ermöglicht, der sich dann konsequenterweise eine exakte und möglichst minimal-invasive operative Umsetzung anschließen muss. Passive Navigationssysteme bieten dem Operateur ein visuelles Feedback zu Position und Orientierung von Instrumenten und Implantaten und haben mittlerweile in der klinischen Routine eine hohe Akzeptanz gefunden. Demgegenüber ist die Anwendung aktiver teilautonomer Roboter in der Chirurgie zunächst gescheitert. Zwischenzeitlich wurden zahlreiche neue Ansätze speziell für chirurgische Anwendungen entwickelt, die eine planungsbasierte Lage- und auch Leistungsregelung technisch auf unterschiedliche Weise unterstützen sollen. Darüber hinaus kommen rechnergestützte Telemanipulatorsysteme zur Anwendung, die dem Chirurgen eine Master-Slave-Steuerung von z.B. Instrumenten oder Endoskopen ermöglichen.
Im Vortrag werden die aktuellen Lösungsansätze der computerunterstützten Chirurgie vorgestellt und diskutiert.
Mittwoch, 16. November 2005, 16:00 Uhr
Flachheitsbasierte Zwei-Freiheitsgrade-Regelung von industriellen Semibatch-Reaktoren
Dr.-Ing. Veit Hagenmeyer
BASF AG, Fachzentrum für Automatisierungstechnik, WLE/ED – L440, Ludwigshafen
Kurzfassung:
Die Regelung von industriellen Semibatch-Reaktoren ist eine herausfordernde Aufgabe, die – im Vergleich zu akademischen Laborumgebungen – noch dadurch erschwert wird, dass die Geometrien bei industriellen Anwendungen zunehmend größer werden (Grund: die Raum-Zeit-Ausbeuten werden bei größeren Geometrien profitabler). Dies bewirkt, dass das Verhältnis von Wandoberfläche zu Volumen des Reaktors für die Regelung immer ungünstiger wird, denn die bei der Reaktion entstehende Wärme wird im Volumen in drei Raumdimensionen frei, die Kühlung des Reaktors kann aber über die Wand nur in zwei Raumdimensionen erfolgen.
Um die gewünschte Produktqualität garantieren zu können, muss die Reaktionstemperatur auf ihren Sollwert geregelt werden. Die freiwerdende Reaktionswärme der hoch exothermen und nichtlinear temperatursensitiven Reaktion ist die wesentliche Störgröße des Prozesses. Aus diesem Grunde ergibt die klassische, in der Verfahrenstechnik wohlbekannte kaskadierte PID-Regelung sehr unbefriedigende Ergebnisse im Produktionseinsatz. Gesucht ist deshalb eine gehobene Regelungsstruktur, welche zudem noch einfach in ein Prozessleitsystem (PLS) implementierbar sein soll. Da Semibatch-Reaktoren häufig als Mehrproduktanlagen betrieben werden, muss diese Regelungsstruktur ausreichend robust gegenüber verschiedenen Reaktionsge-schwindigkeiten und zunehmender Verschmutzung des Reaktors von Batch zu Batch sein.
Eine praktikable und äußerst befriedigende Lösung der Aufgabe stellt die flachheitsbasierte Zwei-Freiheitsgrade-Regelung dar. Diese gehobene Regelungsstruktur nutzt ein nichtlineares kalorimetrisches Modell des Reaktors, das die prinzipiellen, regelungsrelevanten dynamischen Vorgänge hinreichend gut abbildet, um eine nominelle Vorsteuerung zu berechnen. Der Rückführzweig besteht aus einer einfachen PID-Regelung. Die Implementierung der flachheitsbasierten Zwei-Freiheitsgrade-Struktur im PLS einer Semibatch-Mehrproduktanlage der BASF war durch die niedrige Komplexität sehr einfach zu bewerkstelligen. Die entsprechenden Ergebnisse aus der Produktion zeigen eine erhebliche Verbesserung der Regelgüte im Vergleich zu einer klassischen kaskadierten PID-Regelung. Die neue Regelungsstruktur wird vom Betrieb auch deshalb gut akzeptiert, da sie eine bekannte klassische PID-Regelung und eine verständliche modellbasierte Vorsteuerung enthält. Sie ist im Dauereinsatz aktiv und führt zudem durch die Möglichkeit höherer Dosierraten und längerer Reinigungsintervalle zu einem erhöhten Durchsatz der Anlage.
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