Jahresbericht 2024
Inhaltsverzeichnis
Lehrveranstaltungen 2024
Automatisierungstechnik
Prof.Dr.techn. K. Janschek, Dr.-Ing. 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, Dr.-Ing. 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, Dr.-Ing. 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
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 2024
Professur für Automatisierungstechnik
Fehrmann, E. F.
Quantifizierbare Unsicherheitsbewertung mittels Conformal Prediction eines künstlichen neuronalen Netzes in der Raumfahrt.
Betreuer: DI Suwinski, HSL: Dr. Braune
Gabler, M. J.
Entwicklung eines digitalen Zwillings eines Prüfstandes zur empirischen Parameterbestimmung leitfähiger Garne.
Betreuer: DI Suwinski, DI Herold (IFTE); HSL: Dr. Braune
Girschik, L.
Development of an Asset-Generator for the E-Textile Production.
Betreuer: DI Suwinski; HSL: Dr. Braune
Johne, T.
Optimale Trajektorienplanung mithilfe einer Motion Primitives Bibliothek für Fahrzeugmodelle in einer kompakten Simulationsumgebung.
Betreuer: M.Sc. Saraoğlu; HSL: Prof. Janschek
Misch, E. M.
KI-basierte Bestimmung von Objektmerkmalsspuren in Bildern.
Betreuer: DI Suwinski, DI Liesch; HSL: Dr. Braune
Duc Hai NGUYEN
Generierung von 3D-Modellen aus einzelnen 2D-Bildern mittel KI-basierter Methoden.
Betreuer: DI Suwinski, DI Liesch; HSL: Dr. Braune
Salem, A. S.
Knowledge Base Extension for Digital Twins in the E-Textile Produktion.
Betreuer: DI Suwinksi, HSL: Dr. Braune
Hieu Bui TIEN
Al-based Field of View Landing Site Detaction in 2D and Depth Images.
Betreuer: DI Liesch, DI Suwinski; HSL: Prof. Janschek
Zhang, J.
Entwicklung einer adaptiven und konfigurierbaren grafischen Benutzeroberfläche zur Auswahl digitaler Zwillinge.
Betreuer: DI Suwinski, HSL: Dr. Braune
Professur für Prozessleittechnik
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Diplomarbeiten 2024
Professur für Automatisierungstechnik
Forkel, V. Chr.
Daten und Strukturen digitaler Zwillinge in der Textilindustrie.
Betreuer: DI Suwinski; HSL: Dr. Braune
Linhsen, L. A.
Prozessidentifikation mittels symbolischer Regression anhand einer Kontaktierpresse für die E-Textile Produktion.
Betreuer: DI Suwinksi, HSL: Dr. Braune
Parczyk, O.:
Development of a Digital Twin Development Concept for the Production Industry.
Betreuer: DI Suwinski, DI Herold (IFTE); HSL: Dr. Braune
Schnitzer, F.
Approximation of Artificial Neural Networks for Industrial Applications.
Betreuer: DI Suwinski; HSL: Dr. Braune
Professur für Prozessleittechnik
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Dissertationen 2024
Keppler, Felix:
Multi-robot Trajectory Coordination for Complex Vehicle Combinations.
TU Dresden, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, 14.06.2024
Liu, Bangshang:
State Estimation and Mapping for Exploration on Asteroid Surfaces.
TU Dresden, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, 17.05.2024
Saraoğlu, Mustafa:
On Safety Assessment of Automated Driving Systems Using Simulation-based Testing and Formal Methods.
TU Dresden, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, 11.03.2024
Forschungsprojekte 2024
- 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 2024
Professur für Automatisierungstechnik
Liesch, A.; Suwinski, P., Chernykh, V., Janschek, K.:
Simultanious Improvement of Resolution and Accuracy of 3D Mapping with Flash Lidar through AI-based Data Fusion with 2D Camera Images.
Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2024
Schönnagel, A., Dunkelberg, N., Keppler, F., Janschek, K.:
High-Continuity Path Smoothing along Obstacle Boundaries applied to Agricultural Headland Planning with Kinematic Constraints.
32nd IEEE Mediterranean Conference on Control and Automation - MED 2024, Chania, Crete, Greece, June 11-14, 2024.
-- Accepted Paper -
Suwinski, P., Liesch, A., Liu, B., Schnitzer, F., Janschek, K.:
Image Based Landing Site Detection on Planetary Surfaces by Vision Transformers and Nested Convolutional Neural Networks.
2024 AIAA Science and Technology Forum and Exposition (AIAA SciTech Forum), Jan 8-12, 2024, Orlando, Florida, USA.
-- Control ID#: 3947838, Session: EXPL-14--
Suwinski, P., Liesch, A., Liu, B., Janschek, K.:
2D and 3D Data Generation and Workflow for AI-based Navigation on Unstructured Planetary Surfaces.
2024 AIAA Science and Technology Forum and Exposition (AIAA SciTech Forum), Jan 8-12, 2024, Orlando, Florida, USA.
-- Control ID#: 3947401, Session: EXPL-14--
Xiong, H., Ding, K., Ding, W., Qiu, X., Janschek, K., Xu, J.:
Enhancing Robotics Online 3D Bin Packing: A Comparative Study of Conventional Heuristic and Deep Reinforcement Learning Approaches.
2024 IEEE 20th International Conference on Automation Science and Engineering (CASE 2024), Bari, Italy, August 28 - September 1, 2024.
-- Accepted Paper --
Professur für Prozessleittechnik
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Beschäftigte 2024
Professur für Automatisierungstechnik
- Prof. Dr. techn. Klaus Janschek
Wissenschaftliches Personal:
- PD Dr.-Ing. Annerose Braune
- Dr.-Ing. Valerij Chernykh
- Dr.-Ing. Eric Dueblenk
- Dipl.-Ing. Matthias Gocht
- Dipl.-Ing. Alexander Liesch
- Dr.-Ing. 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./M.Tech. Zohra Charania
-
Dipl.-Ing. Lukas Furtner
-
Imam Iqbal
-
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
-
Shreyas Parbat
-
M.Sc. SWE Fatima Rani
-
Dipl.-Ing. Ulrike Roller
-
Tehreem Syed
-
Dipl.-Ing. Isabell Viedt
-
Dipl.-Ing. Lukas Vogt
-
Dipl.-Ing. Xinyu Wang
Technisches Personal:
- Norbert Kindermann
Verwaltung:
- Doris Allstaedt
- Kirsti Kantemir