Modellbasierte Ansteuerung räumlich ausgedehnter Aktuator- und Sensornetzwerke in der Strömungsregelung

• Model-based driving of spatially distributed actuator and sensor networks in flow control

Dück, Marcel; Abel, Dirk (Thesis advisor); Schröder, Wolfgang (Thesis advisor)

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH, Zentralbibliothek (2016, 2017)
Buch, Doktorarbeit

In: Schriften des Forschungszentrums Jülich. Reihe Energie & Umwelt 349
Seite(n)/Artikel-Nr.: XIII, 153 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2016

Kurzfassung

Das Thema der vorliegenden Dissertation befasst sich mit der modellbasierten Entwicklung eines echtzeitfähigen, räumlich ausgedehnten Aktuator- und Sensornetzwerkes für den Einsatz in der Strömungsregelung. Innerhalb eines kaskadierten Regelkreises wird die externe Strömungsregelung über das Netzwerk mit definierten Schnittstellen als Model-in-the-loop an das elektromagnetische Aktuator-System zur Strömungsbeeinflussung angebunden. Die Strömungsbeeinflussung wird mithilfe von transversalen Oberflächenwellen auf einer drei Millimeter starken Aluminiumplatte realisiert. Dieses Vorgehen ermöglicht sowohl die Durchführung von Experimenten zur Widerstandsbeeinflussung im Windkanal, als auch die Analyse der Unterschiede zwischen den Netzwerkkonfigurationen, die zur Bestimmung einer günstigen Topologie und Aufgabenverteilung führen. Dies bildet die Grundlage zur Spezifikation der Netzwerkkonfigurationen für die technische Umsetzung eines räumlich ausgedehnten Aktuator- und Sensornetzwerkes. Innerhalb des Netzwerkes werden die notwendigen Aufgaben anhand eines Modells auf die entsprechenden Netzwerkknoten abgebildet. Zur Kommunikation werden die Kommunikationsschichten entsprechend des OSI Referenzmodells definiert. Auf der Transportschicht wird ein echtzeitfähiges Protokoll integriert und anhand einer Simulation verifiziert. Verschiedene Netzwerksimulationen werden hinsichtlich unterschiedlicher Randbedingungen und Konfigurationen untersucht und die Ergebnisse diskutiert. Zur Ansteuerung des elektromagnetischen Aktuator-Systems wird ein Verfahren zur Berechnung und echtzeitigen Umsetzung glatter Signalübergänge zwischen unterschiedlich parametrierten sinusförmigen Signalen vorgestellt. Mithilfe der Wellenregelung wird das System stabilisiert und die angestrebte Genauigkeit der Wellenbewegung sichergestellt. Dazu wird eine angepasste modellbasierte Iterativ Lernende Regelung mit variablen Verstärkungsfaktoren entwickelt.