Jahresbericht 2023
Inhaltsverzeichnis
Lehrveranstaltungen 2023
Automatisierungstechnik
Prof.Dr.techn. K. Janschek, M. Sc. M. Saraoğlu u.a
Pflichtfach der Studiengänge Elektrotechnik, Informationstechnik, Mechatronik, 4. Semester (V/Ü/P: 2/1/0)
Wahlpflichtfach in der Nebenfachausbildung Automatisierungstechnik für Wirtschaftsingenieure, 6. Semester (V/Ü/P: 2/1/0)
Vermittlung grundlegender Kenntnisse zur Automatisierung technischer Prozesse. Der Inhalt des Lehrfaches wird von folgenden Wissensgebieten geprägt:
Einführung (Inhalte, funktionale Gliederung, Ingenieuraufgaben, Demonstrationsbeispiel); Grundlegende Beschreibungsmittel (Differentialgleichungen, lineare/nichtlineare Übertragungsglieder, Signalflussplan, Laplace-Transformation, Übertragungsfunktion, Frequenzgang, Bode-Diagramm); Offene und geschlossene Wirkungsketten (Verhalten linearer Übertragungsglieder, Führungs-/Störverhalten, BIBO-Stabilität, Hurwitz-Kriterium, Nyquist-Kriterium, stationäres Verhalten); Reglerentwurf im Frequenzbereich (Kenndaten Zeitbereich/ Frequenzbereich, Frequenzkennlinienverfahren); Digitale Regelkreise (Struktur, Abtastung, Beschreibungsformen, dynamisches Verhalten, Stabilität, Reglerrealisierungen); Industrielle Standardregler (PID-Regler (kontinuierlich/ diskret), Einstellregeln, Bauformen); Diskrete Steuerungen (Prozessmodelle, Steuerungsentwurf, Speicherprogrammierbare Steuerungen, Fachsprachen IEC1131); Moderne Verfahren der Automatisierungstechnik (Fuzzy Logic, Künstliche Neuronale Netze); Automatisierungsstrukturen und -technologien (Strukturen, Bussysteme, Prozesskommunikation, Echtzeitverarbeitung).
Ereignisdiskrete Systeme I
Prof. Dr.techn. Janschek
Pflichtfach der Studienrichtung ART, 5. Semester (V/Ü/P: 2/0/1)
Diese Lehrveranstaltung wird im WS gemeinsam mit der LV EDS (MT) abgehalten.
Vermittlung von Grund- und Fachkenntnissen auf dem Gebiet der Steuerung diskreter Prozesse. Befähigung der Studierenden zur Lösung anspruchsvoller Steuerungsaufgaben mittels moderner Methoden zum systematischen Entwurf und zur Analyse von kombinatorischen und sequentiellen Steuerungen, sowie zur Implementierung auf industrieller Hardware unter Nutzung aktueller Softwarewerkzeuge.
Ereignisdiskrete Systeme II
Prof. Dr. techn. K. Janschek, PD Dr.-Ing. A. Braune
Pflichtfach der Studienrichtung ART, 6. Semester (V/P/Ü:2/0/1)
Wahlpflichtfach der Studienrichtung Elektroenergietechnik, 8. Semester
Vermittlung von Grund- und Fachkenntnissen auf dem Gebiet der Steuerung diskreter Prozesse. Befähigung der Studierenden zur Lösung anspruchsvoller Steuerungsaufgaben mittels moderner Methoden zum systematischen Entwurf und zur Analyse von sequentiellen Steuerungen sowie zur Implementierung auf industrieller Hardware unter Nutzung aktueller Softwarewerkzeuge.
Praktikum Regelung/Steuerung
Prof. Dr.techn. K. Janschek, Prof. Dr.-Ing. habil. K. Röbenack
Pflichtfach des Studienganges Mechatronik, (V/Ü/P: 0/0/1)
Das Ziel des Lehrfaches besteht im selbstständigen Erarbeiten und Umsetzen von regelungs- und steuerungstechnischen Lösungen für mechatronische Systeme. Das Lehrfach beinhaltet zwei Praktikumsversuche zur Regelung (Institut für Regelungs- und Steuerungstheorie) sowie einen Praktikumsversuch zu ereignisdiskreten Steuerungen (Institut für Automatisierungstechnik).
Modellbildung/Simulation
Prof. Dr.techn. K. Janschek, Dr.-Ing. E. Dueblenk
Pflichtfach der Studienrichtung ART, 6. Semester (V/Ü/P: 2/1/1)
Vermittlung grundlegender Kenntnisse und Fertigkeiten zur Modellbildung und zur rechnergestützten Simulation von technischen Systemen.
Elemente der physikalischen Modellbildung:
(Energiebasierte Modellierungsparadigmen (Euler-Lagrange), Torbasierte Modellierungsparadigmen (verallgemeinerte Kirchhoffsche Netzwerke), Signalbasierte Modellierungsparadigmen (z.B. Matlab/Simulink), Physikalisch objektorientierte Modellierungsparadigmen (z.B. Modelica).
Elemente der Simulationstechnik:
Numerische Integration von gewöhnlichen Differenzialgleichungssystemen (ODE): explizite vs. implizite Verfahren, Stabilität, Fehlerschätzung, Schrittweitensteuerung, steife Systeme, lineare Systeme, Numerische Integration von differenzialalgebraischen Gleichungssystemen (DAE), Unstetigkeiten, Modulare Simulation (signalorientiert vs. objektorientiert), Stochastische Prozesse.
Mechatronische Systeme
Prof.Dr.techn. K. Janschek, M.Sc. M. Saraoğlu
Wahlpflichtfach des Studienganges Elektrotechnik, 8. Semester (V/Ü/P: 2/1/0)
Vermittlung grundlegender Kenntnisse zur ganzheitlichen Betrachtung mechatronischer Systeme: relevante funktionsrealisierende physikalische Phänomene (Verhaltensmodelle), Prinzipien zur gezielten Beeinflussung des Wirkungsflusses, Verfahren zur Voraussage des Systemverhaltens unter realistischen Bedingungen. Die Vorlesungen beinhalten folgende Themen: Funktionsrealisierende physikalische Phänomene ( Mechanik (Mehrkörperssysteme, Übertragungsverhalten, experimentelle Bestimmung des Frequenzganges); Elektrizität / Magnetismus (elektrodynamische Wandler, elektromagnetische Wandler); Piezoelektrizität (Modelle, piezoelektrische Wandler, Bauformen); Hydraulik (Servohydraulische Antriebe); Informationsverarbeitung (dimensionierende Übertragungseigenschaften von Abtastung, Aliasing, A/D, D/A Wandler, Serielle Bussysteme, Digitale Regler); Spezielle mechatronische Regelungsprobleme (Sensor-/Stellort bei Mehrkörpersystemen, Aliasingprobleme); Regellose Vorgänge in mechatronischen Systemen (Rauschmodelle, Kovarianzanalyse); Fehlerrechnung und Leistungsbudgets (Fortpflanzung von Unsicherheiten, Budgetansätze).Auf der Basis ausgewählter technischer Anwendungsbeispiele wird das systematische und methodische Vorgehen zu Modellierung, Analyse und Entwurf erläutert und in Rechenübungen trainiert. Die Verwendung moderner CAE-Hilfsmittel für Entwurf, Analyse, Simulation wird demonstriert (MATLAB/Simulink)
Regelung von Mehrkörpersystemen
Prof. Dr. techn. K. Janschek, M.Sc. M. Saraoğlu
Wahlpflichtfach (V/Ü/P: 1/1/0)
Das Ziel des Lehrfaches besteht in der Vermittlung grundlegender Methoden zur Analyse und zum Entwurf von Regelungen für Mehrkörpersysteme. Folgende Gebiete werden behandelt: MKS Modelle im Frequenzbereich; Mess- und Stellort (kollokierte/nichtkollokierte Regelung); Modellunsicherheiten (unmodellierte Eigenmoden, spillover); Stabilitätsanalyse (NYQUIST.Kriterium in Schnittpunkt- und Frequenzkennlinienform, NICHOLS-Diagramm, robuste Stabilität von elastischen Eigenmoden); Reglerentwurf im Frequenzbereich; Aliasingprobleme im geschlossenen Regelkreis; Zufällige Eingangssignale (Kovarianzanalyse); Fehlerbudgets.
Steuerung von seriellen Manipulatoren
Prof. Dr. techn. K. Janschek, Dipl.-Ing. B. Liu
Wahlfach Fak. ET, MT (WF 2/1/0)
Das Ziel der Lehrveranstaltung besteht in der Vermittlung von grundlegenden Steuerungs- und Regelungskonzepten für Robotersysteme.
Inhalt des Lehrfaches: EINFÜHRUNG INDUSTRIEROBOTIK (Robotersysteme - Begriffsbestimmung, Serielle Manipulatoren - Kinematikkonfigurationen, Manipulationsaufgaben, Steuerungsaufgaben), VORWÄRTSKINEMATIK (Elementare räumliche Beschreibungsform, Homogene Transformationen, Beschreibung von seriellen Kinematiken), INVERSE KINEMATIK (Allgemeine Problemformulierung, Allgemeiner Lösungsansatz, Lösung bei kinematischer Entkopplung TRAJEKTORIEN Allgemeine Problemformulierung, Elementare Bewegungsabläufe, Glatte Trajektorien für Einzelachsen, Trajektorienerzeugung im Gelenkraum, Trajektorienerzeugung im kartesischen Arbeitsraum, Eigenachsenrotation), DIFFERENTIELLE KINEMATIK (Geometrische Jacobi-Matrix, Analytische Jacobi-Matrix, Eigenschaften der Jacobi-Matrix, Singularitäten, Rekursive Inverse Kinematik, Statische Kräfte, Redundante Manipulatoren), ROBOTERDYNAMIK (Repetitorium Modellierungsgrundlagen, Bewegungsgleichungen im Gelenkraum, Bewegungsgleichungen im kartesischen Raum, Flexible Gelenke ), POSITIONSREGELUNG (Allgemeine Aufgabenstellung, Manipulatordynamik mit Gelenkantrieben, Elementare Regelungskonzepte, Dezentrale Einzelgelenkregelung, Zentrale Einzelgelenkregelung - Mehrgrößenregelung, Regelung in Arbeitsraumkoordinaten), KRAFTREGELUNG (Allgemeine Aufgabenstellung, Steifigkeits-/Nachgiebigkeitsregelung - Stiffness/Compliance Control, Impedanzreglung - Impedance Control, Direkte Kraftregelung - Force Control, Hybride Kraft-/Positionsregelung).
Übungen: Berechnungsbeispiele für typische Entwurfsaufgaben unter Nutzung von Matlab/-Simulink
Lageregelungssysteme für Raumfahrzeuge
Dr.-Ing. E. Dueblenk
Wahlpflichtfach für Studenten der Fak. Maschinenwesen (Studienrichtung Luft- und Raumfahrttechnik) sowie der Fak. Elektrotechnik u.a. Interessenten; (V/Ü/P: 2/0/0)
Das Ziel des Lehrfaches besteht in der Vermittlung grundlegender Kenntnisse zur Lageregelung von Satelliten. Vorlesungen beinhalten folgende Themen: Einführung (Anforderungen, typ. Problemstellungen); Bahnmodellierung, Lagekinematik (Koordinatensysteme, Eulersche Winkel, Quaternionen); Lagemessung (Vektormessung, State Propagation, Filterung); Lagesensoren (optisch, inertial, magnetisch); Lageregelungskonzepte (Gravitationsstabilisierung, magnetische Regelung (Magnetspulen), Drallstabilisierung (Drallräder), Düsenregelung); Flexible Strukturen; Bordarchitekturen. Typische Problemstellungen zur Lagemessung und Lageregelung werden in den Übungen an praktischen Beispielen erläutert, zum Teil unterstützt durch Rechnersimulationen (Matlab/Simulink).
Systementwurf
PD Dr.-Ing. A. Braune
Pflichtfach der Studienrichtung ART, 7. Semester (V/Ü/P: 2/1/0)
Vermittlung grundlegender Kenntnisse zum systematischen Entwurf von komplexen Automatisierungssystemen und zur Bewertung von Entwurfsoptionen, Methoden und Verfahren der Systemtechnik (Systems Engineering). Inhalt des Lehrfaches (Vorlesungen): Besonderheiten des Systementwurfs für Automatisierungssysteme, Methoden zur Beschreibung unterschiedlicher Sichten auf ein Automatisierungssystem (funktional, objektorientiert, echtzeitorientiert,...), Anforderungsdefinition (Nutzeranforderung-Lastenheft, Systemanforderung), Entwurf, Metriken zur Systembewertung, Vorgehensmodelle. Die Übung befasst sich mit dem Lösen von Entwurfsaufgaben an praktischen Anwendungsfällen der Verfahrenstechnik und Mechatronik in Projektgruppen.
Entwurf eingebetteter Systeme
PD Dr.-Ing. A. Braune
Wahlfach der Studienrichtung ART (WF 1/1/0 )
Inhalt des Lehrfaches: Spezifische Anforderungen an Software für eingebettete Systeme, Vorstellung typischer Hard- und Softwaresysteme , Vorstellung spezifischer Entwurfswerkzeuge Übungen, Konzeption einer Lösung für ein Lego-Fahrzeug, Implementierung einer Lösung.
Internet - Anwendungen in der Automatisierungstechnik
PD Dr.-Ing. A. Braune
Wahlpflichtfach der Studienrichtung ART, (V/Ü/P: 2/1/0)
Vermittlung ausgewählter Grundlagen zu Internettechnologien und ihren Anwendungseigenschaften in der Automatisierungstechnik. Zum Inhalt des Lehrfaches gehören: Einführung, historische Entwicklung des Internets, Anforderungen der Automatisierung an die Nutzung von Internettechnologien, Vermittlung grundlegender Kenntnisse zu Internettechnologien und Herausarbeiten von Konsequenzen ihrer Anwendung in der Automatisierung ( z.B. TCP/IP, Internetdienste), Behandlung ausgewählter Beispiele für die Internetnutzung (z.B. WWW, OPC, Ethernet mit TCP/IP als Feldbus), Vorstellung ausgewählter industrieller Produkte und Anwendungen, hoher Anteil eigenständiger Experimente und Tests an ausgewählten industriellen Geräten und Lösungen. Folgende Übungsthemen werden behandelt: Entwicklung statischer und dynamischer HTML-Seiten, Inbetriebnahme eines OPC-Servers, Entwicklung einfacher Java-Programme, Entwicklung von Java-Applets, Inbetriebnahme eines embedded Web-Servers in einer SPS .
Projekt - Teleautomation
PD Dr.-Ing. A. Braune
Wahlpflichtfach der Studienrichtung ART, 7. Semester (V/Ü/P: 0/0/2)
Der Erwerb eigener praktischer Erfahrungen zur Entwicklung von Lösungen auf der Basis von Internettechnologien für automatisierungstechnische Anwendungsbeispiele wird in dieser Lehrveranstaltung angestrebt. Projektgruppen zu je 3-4 Studenten untersuchen spezielle Aspekte von Internettechnologien hinsichtlich ihrer Anwendungseigenschaften in Automatisierungslösungen. Konkrete Inhalte ergeben sich aus aktuellen Forschungsprojekten und Entwicklungstrends. Durchzuführen sind jeweils Anforderungsdefinition, Entwurf, Variantendiskussion, Realisierung und Test an realen Anlagen.
XML und Web in der Automation
PD Dr.-Ing. A. Braune
Ingenieurstudiengänge (vorrangig ET, MT, IST), (WF 1/1/0)
Die Lehrveranstaltung vermittelt grundlegende Kenntnisse über XML-Technologien und beschreibt ausgewählte Beispiele XML-basierter Sprachen in der Automatisierung, wie z.B. Gerätebeschreibungssprachen. Weitere Anwendungsaspekte als Datenaustauschformat in der Automatisierung werden vermittelt durch die Nutzung von Webservices und Browser basierte Technologien.
Die Lehre der Professur für Prozessleittechnik
befähigt die Studierenden dazu, (teil)autonome und interaktive Prozessführungssysteme für dynamische Systeme zu konzipieren, zu entwerfen und zu implementieren. Die Studierenden kennen Anforderungen an Leitsysteme, können Komponenten und Architekturen so wählen, dass Sicherheit und Zuverlässigkeit gewährleistet sind und können den Aufwand für Konfiguration und Parametrierung von Prozessleitsystemen einschätzen. Diese Grundkompetenz kann in drei Säulen ausgebaut werden. Ziel der ersten Säule "Projektierung von Automatisierungssystemen" ist, dass die Studierenden wesentliche Methoden zur Informationsmodellierung und Algorithmen zur Automatisierung der Automatisierung als Basis für Innovation in computerassistierten Planungssystemen für die Prozessautomatisierung beherrschen. Ziel der zweiten Säule "Mensch-Maschine-Systemtechnik" ist die Studierenden dazu zu befähigen, die Nahtstelle Mensch-Maschine strukturiert, zielgerichtet und mit hoher Qualität analysieren, bewerten und gestalten zu können. Das Lehrangebot der dritten Säule "Prozessführung" versetzt die Studierenden in die Lage modellgestützte Prozessführungssysteme entwerfen und implementieren zu können. Weitere Informationen siehe HIER
Studienarbeiten 2023
Professur für Automatisierungstechnik
Mingxuan LIU:
Development of a runtime-optimized alternative for a 2D Convolutional Layer with advanced signal processing methods.
Betreuer: DI Suwinski, HSL: Dr. Braune
Schnitzer, F.:
Optimierung eines künstlichen neuronalen Netzes für semantische Segmentierungen in 2D-Bildern mit korrespondierenden LiDAR-Daten.
Betreuer: DI Suwinski, HSL: Prof. Janschek
Pham Duy THANH:
Optimization of an artificial neuronal network for semantic segmentation tasks in high-resolution 2D-images for aerospace applications.
Betreuer: DI Suwinski/DI Liesch, HSL: Prof. Janschek
Professur für Prozessleittechnik
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Diplomarbeiten 2023
Professur für Automatisierungstechnik
Galetzka, F.:
Analysen zur Herstellung von E-Textiles.
Betreuer: Dr. Braune, DI Häntzsche (ITM), HSL: Dr. Braune
Gocht, M.:
Investigation in redundancy resolution algorithms for control for the KUKA-Youbot.
Betreuer: DI Liu, HSL: Prof. Janschek
Xinghao HUANG:
Entwicklung eines künstlichen neuronalen Netzes zur Bestimmung von Volumenmittelpunkten von Objekten in 2D-Bildern.
Betreuer: DI Suwinski, DI Liesch, HSL: Prof. Janschek
Yao LUO:
Online Maneuver Planning Algorithms for Automated Highway Driving.
Betreuer: M.Sc. Saraoğlu , HSL: Prof. Janschek
Ortlieb, E.:
Steuerung eines semi-autonomen seriellen Manipulators mithilfe von Bewegungsprimitiven.
Betreuer: Dr. Dueblenk/DI Liu, HSL: Prof. Janschek
Weis, J.:
Visual odometry in an irregular 3D environment with Al-based features extraction.
Betreuer: DI Suwinski; Dr. Chernykh; HSL: Prof. Janschek
Professur für Prozessleittechnik
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Dissertationen 2023
Klose, Anselm:
Modulare HAZOP für flexible Anlagen der Prozessindustrie.
TU Dresden, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, 26.07.2023
Mädler, Jonathan:
Smarte Process Equipment Assemblies für die Unterstützung der Prozessvalidierung in modularen Prozessanlagen.
TU Dresden, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, 27.02.2023
Forschungsprojekte 2023
- Die Forschungsprojekte der Professur für Automatisierungstechnik werden auf diesen Webseiten ausführlich beschrieben.
- Ausführliche Informationen zu den Forschungsprojekten der Professur für Prozessleittechnik finden Sie auf diesen Webseiten.
Veröffentlichungen 2023
Professur für Automatisierungstechnik
Liesch, A., Suwinski, P., Liu, B., Chernykh, V., Janschek, K.:
AI-Based Lidar / Camera Data Fusion to Enable High-Resolution 3d Surface Reconstruction for Autonomous Asteroid Exploration Mission.
2023 AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference, Big Sky, MT, Aug 13-17, 2023, Paper AAS-422.
Liesch, A., Suwinski, P., Chernykh, V., Janschek, K.:
AI-Based Mapping for Navigation on Significantly Unstructured Planetary Surfaces.
Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2023, Sep 19-21, 2023, Stuttgart, Germany.
-- Accepted Paper –
Liu, B., Janschek, K.:
Extraction and Description of Rock Point Clouds from Asteroid Terrain Surface Point Clouds.
22nd World Congress of the International Federation of Automatic Control – IFAC WC 2023, Jul 09-14, 2023, Yokohama, Japan.
-- to be published in IFAC-PapersOnLine–
Liu, B., Liu, J., Janschek, K.:
Optimization-based Local Relative Navigation for Exploration on Asteroid Surface.
22nd World Congress of the International Federation of Automatic Control – IFAC WC 2023, Jul 09-14, 2023, Yokohama, Japan.
-- to be published in IFAC-PapersOnLine–
Saraoğlu, M., Jiang, H., Schirmer, M., Mutlu, I., Janschek, K.:
A Minimax-Based Decision-Making Approach for Safe Maneuver Planning in Automated Driving.
2023 American Control Conference (ACC), San Diego, CA, USA, 2023, pp. 4683-4690, doi: 10.23919/ACC55779.2023.10156286.
Schäfer, J., Keppler, F., Wagner, S., Janschek, K.:
RMTRUCK: Deadlock-free Execution of Multi-robot Plans under Delaying Disturbances.
2023 IEEE 26th International Conference on Intelligent Transportation Systems (ITSC 2023), Sep 24-28, 2023 Bilbao, Bizkaia, Spain.
-- Accepted Paper –
Suwinski, P., Liesch, A., Chernykh, V., Janschek, K.:
AI-Based Pre-Processing for Navigation on Significantly Unstructured Planetary Surfaces.
Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2023, Sep 19-21, 2023, Stuttgart, Germany.
-- Accepted Paper –
Professur für Prozessleittechnik
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Beschäftigte 2023
Professur für Automatisierungstechnik
- Prof. Dr. techn. Klaus Janschek
Wissenschaftliches Personal:
- PD Dr.-Ing. Annerose Braune
- Dr.-Ing. Valerij Chernykh
- Dr.-Ing. Eric Dueblenk (ehem. Dyblenko)
- Dipl.-Ing. Matthias Gocht
- Dipl.-Ing. Yuo Lao
- Dipl.-Ing. Alexander Liesch
- Dipl.-Ing. Bangshang Liu
- M. Sc. Mustafa Saraoğlu
- Dipl.-Ing. Patrick Suwinski
Technisches Personal:
- Dipl.-Inf. (FH) Mario Herhold
- Norbert Kindermann
Verwaltung:
- Petra Möge
Professur für Prozessleittechnik
- Prof. Dr.-Ing. habil. Leon Urbas
Wissenschaftliches Personal:
-
M.Sc. Helaleh Badrnoebashar
-
M.Sc. Ashutosh Bhagwat
-
M.Sc., M.Tech. Zohra Charania
-
Dipl.-Ing. Lukas Furtner
-
M.Sc. Nazanin Hamedi
-
Dr.-Ing. Valentin Khaydarov
-
B.Sc Radzhiv Khayretdinov
-
Dipl.-Ing. Amy Koch
-
Dipl.-Ing. Tobias Kock
-
Dipl.-Ing. Anselm Klose
-
Dipl.-Ing. Hannes Lange
-
Dipl.-Ing. Julius Lorenz
-
Dipl.-Ing. Jonathan Mädler
-
Dipl.-Ing. Michael Mock
-
Dr. Ilhan Mutlu
-
Dipl.-Ing. Julian Rahm
-
Dipl.-Ing. Luise Rahm
-
M.Sc. Fatima Rani
-
Dipl.-Ing. Ulrike Roller
-
Tehreem Syed
-
Dipl.-Ing. Isabell Viedt
-
Dipl.- Ing. Lucas Vogt
-
Dipl.-Ing. Xinyu Wang
-
Dipl.-Ing. Tom Wenzel
Technisches Personal:
- Norbert Kindermann
Verwaltung:
- Doris Allstaedt
- Kirsti Kantemir