Contributions to Control Systems in the winter semester 2019/2020

 

In order to support the professional exchange in control and automation technology far beyond the borders of our university, some years ago a colloquium series with the name “Contributions to Control Systems” was brought into being at the Institute of Automatic Control. Speakers from industry and research talk about their work in relevant developments and applications in the field of automatic control.

 

All parties interested are very welcome.

We would be happy to add you to our corresponding email list. Please contact our office to be added.

Venue

Conference room of the IRT,Campus-Boulevard 30, 52074 Aachen
1.OG, Room 052.G

Thursday, November 21, 2019, 2:00pm

 

Ferromagnetische Inhomogenitäten zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeit und gleisselektiven Position von Schienenfahrzeugen

Johannes Rumetshofer

Technische Universität Graz
Institut für Regelungs- und Automatisierungstechnik
Germany

Abstrakt:

Dedicated hybrid drivetrains are expected to be a major mid-term competitor to zero-emission drivetrain concepts, considering the trends in automotive emission regulations. The research presented in this talk addresses potential for further improvement of drivability and efficiency of dedicated hybrid drivetrains with a single electric machine in gear shifting. A concept for active control of smooth and lossless gear shifting is introduced, which resolves the trade-off between dissipation in clutches and propulsion torque interruptions. A model-based control strategy, which applies this concept in a drivetrain control system, is proposed. In order to support usability of this model-based strategy a generic and modular modeling approach for drivetrain mechanics, applicable to all common geared drivetrains, including combined planetary gear sets, is presented. In combination with a proposed model-based drivetrain analysis method the presented research supports the development process of automotive drivetrains in general and of dedicated hybrid drivetrains in particular.

 

Friday, December 13, 2019, 9:00am

 

Dark, Dirty, Dusty, Dangerous? Bergbau 4.0 als Herausforderung und Chance

Elisabeth Clausen

University Professor of Advanced Mining Technologies and head of the epononymous chair at the Faculty of Georesources and Materials Engineering
RWTH Aachen University

Abstrakt:

Eine effiziente, nachhaltige und sichere Versorgung mit mineralischen Rohstoffen und Energie am Anfang jeder industriellen Wertschöpfungskette stellt eine der großen gesellschaftlichen Herausfor-derungen unserer Zeit dar. Gerade die heutzutage vielfach diskutierten Themen der Energiewende oder Elektromobilität wären ohne Rohstoffe ebenso wenig umsetzbar und denkbar, wie moderne Informations- und Kommunikationstechnik als Grundlage u.a. für Industrie 4.0. Dabei zeichnete sich der Bergbau stets durch eine hohe Innovationsfähigkeit aus und stellt heutzutage selbst eine High-Tech-Industrie dar. Nur durch die konsequente Weiterentwicklung von Technologien und deren Ver-bindung mit innovativen Geschäftsmodellen zu neuen Produkten im Sinne von „Bergbau 4.0“ können langfristig Rohstoffpotentiale durch die Digitalisierung und Automatisierung von Bergwerksmaschi-nen und -prozessen nutzbar gemacht werden. Dabei steht der Bergbau 4.0 auf dem Weg zum digital vernetzten Bergwerk vor einer Vielzahl von Herausforderungen, sei es bspw. die Entwicklung robus-ter Sensortechnik, die Steuerung und Regelung von Maschinen und Anlagen oder die Kommunika-tionstechnik. Der Vortrag wird auf die Herausforderungen des Bergbaus 4.0 bei unterschiedlichen Technologieniveaus eingehen und gleichermaßen Lösungsansätze aus der anwendungsorientierten Forschung als Chance aufzeigen.

 

Tuesday, December 17, 2019, 10:00am

 

MATMPC - A MATLAB Based Toolbox for Real-time Nonlinear Model Predictive Control

Yutao Chen

Postdoc researcher in the Control System
group of the Electrical Engineering Faculty at the Eindhoven University of Technology (TU/e)

Abstrakt:

In this talk, I introduce MATMPC, an open source software built in MATLAB for nonlinear model predictive control (NMPC). MATMPC has a number of algorithmic modules, including automatic differentiation, direct multiple shooting, condensing, linear quadratic program (QP) solver and globalization. It also supports lately developed algorithms such as Curvature-like Measure of Nonlinearity (CMoN) MPC and input moving block. In particular, it is designed to bridge the gap between MATLAB script based toolboxes and C/C++ based solvers/libraries by writing each module directly in MATLAB API for C. As a result, MATMPC modules can be compiled into MEX functions with performance comparable to plain C/C++ solvers while programming knowledge of writing C codes and compiling software is not necessary. Hence, it is a potential tool for students and new comers in NMPC who want to easily get started while tasting the real-time performance. Selected examples will be presented.

 

Wednesday, January 15, 2020, 2:00pm

 

Optimal Control of Material Fatigue

Stefan Löw

Research Engineer bei der Siemens AG

Abstrakt:

Fatigue is damage of a material caused by cyclic stress. Fatigue is a main cost driver for various devices like towers of wind turbines and Lithium-ion batteries (“cyclic aging”). Conventional Model Predictive Controllers with indirect fatigue cost functions exhibit suboptimal performance and non-intuitive tuning. On the other hand, direct fatigue estimation exhibits discontinuous output, and so far could not be cast into a stage or terminal cost formulation.

In the present work, two innovative approaches have been developed to overcome these obstacles. This involves periodic substitution by continuous functions, and externalization of discontinuous subsystems from the MPC via time-varying parameters. The latter enables straightforward implementation in public MPC-frameworks like ACADO.

Furthermore, a generalization of the fatigue dynamics to a Hybrid System will be shown. This provides further insights and a natural way of including stress history into the fatigue cost function.

All mentioned approaches result in monetary fatigue cost functions which enable tuning-free Economic Nonlinear Model Predictive Control. The effectiveness of these approaches will be demonstrated for a wind turbine model and for a Lithium-ion battery energy storage system.

 

Thursday, January 16, 2020, 2:00pm

 

High-Level Regelung der Aktorik eines elektrisch betriebenen und automatisierten Kleinfahrzeugs

Markus Werle

Chief Technology Officer
DroidDrive GmbH

Abstrakt:

Die Firma DroidDrive GmbH entwickelt zurzeit einen elektrisch angetriebenen Fahrradanhänger für große Lasten, der über eine elektronische Deichsel anderen Fahrzeugen und Fußgängern automatisiert folgen kann. Hierzu verfügt der Anhänger über elektrische Antriebe in den Vorderrädern, einen Lenkmotor, sowie ein elektrisch angetriebenes Bremssystem. Die für die Darstellung der Follow-Me Funktion getesteten Ansätze zur Regelung der Aktuatoren werden vorgestellt und bezüglich ihrer praktischen Anwendbarkeit und Regelungsgüte beleuchtet. Es werden Überlegungen zur Definition eines Fahrzeugmodells und Ansätze auf Basis von Model-Predictive-Control vorgestellt. Dabei wird auch auf die praktische Umsetzung in C++ eingegangen.