Other completed research projects

[Intelligente Steuerung und Modellierung von NawaRo-Anlagen zur Erhöhung der Biogasausbeute]
[Entwicklung eines Prozessüberwachungssystems zur Optimierung der Ausbeute und Steuerung der Biogasanlage]
[Theoretische Erarbeitung eines Regelsystems zur Charakterisierung des Einflusses von Aufschlussverfahren auf den Prozess der Methangärung]
[Optimierung der Beschickung und Messdatenüberwachung einer Biogasanlage]
[Biogaserzeuger mit Thermostufe]
[Simulation des Durchströmungsverhaltens poröser Medien]
[Künstliche Neuronale Netze für die empirische Modellbildung]
[Parameterschätzung in mathematischen Modellen durch genetische Algorithmen]
[Modellbildung auf der Basis Neuronaler Netze]
[Steuerung eines Rohrreaktors zur Aufbereitung von Abfällen]

Modulare Automation

Für die Prozessführung von modularen Anlagen werden neue Visualisierungs- und Interaktionskonzepte benötigt, die die Vorteile der Flexibilisierung und der serviceorientierten Steuerung umsetzen und verstärken. Im Rahmen des Projekts Modulare Automation werden Visualisierungs- und Interaktionskonzepte für eine modulare Prozessführung durch die TU Dresden beschrieben. Die möglichen Umsetzungsstrategien der modularen Prozessführung werden am Beispiel eines Demonstrators erstellt. Der Demonstrator implementiert verschiedene Möglichkeiten zur Anpassung an unterschiedliche Endgeräte, die anschließend evaluiert werden können. Dies wird durch die Verwendung von Informationen, die unter anderem bei der Modulintegration im Module Type Package zur Verfügung gestellt werden, ermöglicht. Auf Basis dieser Informationen werden die Bedienbilddarstellungen automatisch generiert und ermöglichen eine flexible Anpassung der Darstellungen bei sich durch Aktualisierung ändernder Anlagentopologie. Für die zustandsbasierte und nutzerzentrierte Prozessführung wird das klassische Human-Machine-Interface zur Visualisierung und Bedienung der Anlage durch eine übergeordnete Visualisierung in der Prozessführungsebene ergänzt. Dies geschieht durch die Definition von verschiedenen Abstraktionsebenen in der Visualisierung der Anlagentopologie, die dem Bediener Unterstützungsmöglichkeiten bei der Navigation innerhalb der modularen Anlage bieten. 

Projektmanager: Prof. Dr.-Ing. Leon Urbas
Mitarbeiter: 
Weitere Mitarbeiter (außerhalb des Lehrstuhls):

Laufzeit: 04/2015 - 06/2019

Art der Finanzierung:  Industruelles Projekt
Finanzierungseinrichtungen:  ABB AG, Bayer AG
Projektpartner:
ABB AG – Forschungszentrum Deutschland, Ladenburg
Bayer AG
Helmut-Schmidt-Universität Hamburg

Intelligente Steuerung und Modellierung von NawaRo-Anlagen zur Erhöhung der Biogasausbeute

Im Rahmen des Vorhabens soll eine intelligente Steuerung entwickelt werden, die für eine optimale Betriebsführung von Biogasanlagen geeignet ist und die Randbedingungen der dezentralen Biogaserzeugung berücksichtigt. Auf der Grundlage von Simulationsrechnungen an einem theoretisch begründeten Prozessmodell, systematischer experimenteller Untersuchungen sowie von Erhebungen über Regelstrukturen, die die Betreiber von Biogasanlagen gegenwärtig beim Betrieb der Anlagen berücksichtigen, wird ein System von Entscheidungsregeln entwickelt, das situationsgerechte Steuerentscheidungen generiert.

Projektleiter: Herr Prof. Dr. Ing.-habil. Wolfgang Klöden
Mitarbeiter: Frau Dipl.-Ing. Angelika Kießling
Weitere Mitarbeiter (außerhalb des Lehrstuhls): Prof. Dr. rer. nat. habil. Thomas Bley; Dr.-Ing. Anett Werner

Laufzeit: 9/2009 - 11/2011

Art der Finanzierung: Drittmittel
Finanzierungseinrichtungen: AiF
Interne Kooperationspartner: Hermos Systems - GmbH; Großmann Ingenieur Consult - GmbH

Entwicklung eines Prozessüberwachungssystems zur Optimierung der Ausbeute und Steuerung der Biogasanlage

Aufbauend auf einem mathematischen Prozessmodell der Biogaserzeugung zur Auswertung von Messdaten wurde ein Modell zur Simulation des Biogasprozesses entworfen. Mit diesem Modell wurden Strategien zur Regelung des Prozesses untersucht. Schwerpunkt war dabei die Entwicklung eines Fuzzy-Regelsystems, das die Adaption der Führungsgröße abhängig vom aktuellen Prozesszustand realisiert.

Projektleiter: Herr Prof. Dr. Ing.-habil. Wolfgang Klöden
Projektmitarbeiter: Frau Dipl.-Ing. Angelika Kießling

Laufzeit: 01/2009 - 12/2009

Art der Finanzierung:Drittmittel
Finanzierungseinrichtungen: IKTS

Theoretische Erarbeitung eines Regelsystems zur Charakterisierung des Einflusses von Aufschlussverfahren auf den Prozess der Methangärung

Es werden Methoden zur Bewertung des Gasbildungspotenzials von Substraten zur Biogaserzeugung und des Wirkungsgrads von Verfahren zum Substrataufschluss untersucht. Darauf aufbauend wird ein Regelsystem entworfen, das zur verbesserten Auslegung und Dimensionierung von Anlagenstrukturen und -komponenten sowie zur Steigerung des Wirkungsgrades der Biogaserzeugung genutzt werden soll.

Projektleiter: Herr Prof. Dr. Ing.-habil. Wolfgang Klöden
Projektmitarbeiter: Frau Dipl.-Ing. Angelika Kießling; Herr Dipl.-Ing. Eckehard Rudolph
Weitere Mitarbeiter (außerhalb des Lehrstuhls): Dipl.-Ing. Andreas Polster

Laufzeit: 04/2008 - 02/2010

Art der Finanzierung:Drittmittel
Finanzierungseinrichtungen: AiF
Externe Kooperationspartner: 3D Edelstahl Maschinen- und Apparatebau, GmbH (DE)
                                            Energie Beratungs Unternehmen Dresden, GmbH (DE)
                                            IGUS Ingenieurgemeinschaft Umweltschutz, GmbH (DE)
                                            PETROLAB, GmbH (DE)
                                            Ventury GmbH Energieanlage, GmbH (DE)Optimierung der

Beschickung und Messdatenüberwachung einer Biogasanlage

Es wird ein Prozessmodell für die komplexen Zusammenhänge zwischen den Prozesseingangs- und -ausgangsgrößen in Abhängigkeit von den Prozesssteuergrößen entwickelt, mit dem die Identifikation des aktuellen Prozesszustandes erfolgen kann. Um das System stabil in einem Arbeitspunkt zu halten, ist die Kenntnis der Prozessdynamik von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund ist es notwendig, Modellparameter durch Auswertung von Messsignalen durch geeignete Parameterschätzverfahren zu ermitteln. Auf der Basis eines so parametrierten Modells kann die Entwicklung von Strategien zur Optimierung der Prozessführung und Prozessüberwachung von Biogasanlagen erfolgen.

Projektleiter: Herr Prof. Dr. Ing.-habil. Wolfgang Klöden
Projektmitarbeiter: Herr Dipl.-Ing. Karsten Chromik; Herr Prof. Dr. Ing.-habil. Wolfgang Klöden
Weitere Mitarbeiter (außerhalb des Lehrstuhls): Dipl.-Ing. Andreas Polster

Laufzeit: 02/2007 - 11/2007

Art der Finanzierung:Drittmittel
Finanzierungseinrichtungen: SAB

Biogaserzeuger mit Thermostufe

Das Ziel des Verbundprojektes ist die energetische Nutzung von Gärreststoffen der Biogasherstellung. Das angestrebte Produkt ist ein bisher nicht am Markt erhältlicher Biogaserzeuger mit Thermostufe zum Zwecke der Stromerzeugung aus Biomasse auf der Basis biochemischer und thermochemischer Konversion. Der Arbeitsschwerpunkt des Instituts für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik liegt auf den Untersuchungen zur Trocknung der Gärreststoffe, der Abwasserbehandlung, der systemverfahrenstechnischen Optimierung der Gesamtanlage (Schließung von Stoffkreisläufen) sowie auf der Minimierung der Emissionen.

Projektleiter: Herr Prof. Dr. Ing.-habil. Wolfgang Klöden
Mitarbeiter: Frau Dipl.-Ing. Angelika Kießling, Frau Dipl.-Geogr. Sandra Gerber
weitere Mitarbeiter (außerhalb des Lehrstuhls): Dipl.-Ing. Andreas Polster

Laufzeit: 05/2006 - 1/2008

Art der Finanzierung: Drittmittel
Finanzierungseinrichtungen: SAB
Interne Kooperationspartner: Institut für Thermodynamik und Technische Gebäudeausrüstung - Dr.-Ing. Tobias Zschunke
Externe Kooperationspartner: LEHMANN Maschinenbau GmbH

Simulation des Durchströmungsverhaltens poröser Medien

Im Projekt wird die Modellierung des Stoff-, Energie- und Impulstransportes in porösen Medien mit Faserstruktur untersucht. Für ausgewählte Probleme werden Simulationsrechnungen mit einem geeigneten Simulations-Werkzeug durchgeführt.

Projektleiter: Herr Prof. Dr. Ing.-habil. Wolfgang Klöden
Mitarbeiter: Herr Prof. Dr. Ing.-habil. Wolfgang Klöden, Frau Dr. rer. nat. Sibylle Böhlmann

Laufzeit: 09/2005 - 08/2007

Art der Finanzierung: Drittmittel
Finanzierungseinrichtungen: Auftragsforschung
Externe Kooperationspartner: Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren

Künstliche Neuronale Netze für die empirische Modellbildung

Künstliche Neuronale Netze bilden einen günstigen Zugang zur empirischen Modellbildung auf der Basis experimenteller Daten. Neuronale Netze sind für die Modellierung des Verhaltens nichtlinearer Systeme sehr gut geeignet. Die Parameter und die Netzwerkstruktur können an sich verändernde Bedingungen angepasst werden. Für die Vorhersage der mittleren Partikelgröße wurde ein neuronales Netzwerk-Modell entwickelt. Das neuronale Netz nutzt die Output-Signale eines optischen Partikel-Sensorssystems um die mittlere Partikelgröße zu ermitteln.

Projektleiter: Herr Prof. Dr. Ing.-habil. Wolfgang Klöden
weitere Mitarbeiter (außerhalb des Lehrstuhls): Dr. Wessely, MVT

Laufzeit: 07/2004 - 12/2004

Art der Finanzierung: TUD Haushalt

Parameterschätzung in mathematischen Modellen durch genetische Algorithmen

Die Verfahren der Parameteridentifikation für nichtlineare mathematische Modelle, die auf deterministischen Suchverfahren basieren, liefern häufig nicht die globale Lösung des Optimierungsproblems. Die lokale Lösung ist abhängig von der Wahl des Startpunktes des Suchverfahrens. Um diesen Nachteil zu vermeiden kann man genetische Algorithmen für die Lösung derartiger Identifikationsprobleme anwenden. Die genetischen Algorithmen gehören zur Klasse der stochastischen Suchverfahren. Im Projekt wurde die Anwendung genetischer Algorithmen für die Parameterschätzung in Modellen untersucht, die zur Ermittlung der mittleren Partikelgröße auf der Basis eines optischen Messverfahrens dienen.

Projektleiter: Herr Prof. Dr. Ing.-habil. Wolfgang Klöden
weitere Mitarbeiter (außerhalb des Lehrstuhls): Dr. Wessely, MVT

Laufzeit: 01/2004 - 12/2004

Art der Finanzierung: TUD Haushalt

Modellbildung auf der Basis Neuronaler Netze

Im Rahmen des Projektes werden Neuronale Netze als Modellstrukturen für reale Prozesse untersucht. Dabei wird die Modellbildung durch Klassifikation um eine wichtige Facette erweitert.

Bearbeiter: Frau Dr.rer.nat. Sibylle Böhlmann

Steuerung eines Rohrreaktors zur Aufbereitung von Abfällen

Es werden Grundlagenuntersuchungen zur Steuerung eines Drehrohrreaktors für die Aufbereitung biogener Abfälle durchgeführt. Dabei zeigte sich, daß das Konzept der adaptiven Fuzzy-Steuerung sowohl die praktischen Erfahrungen des Bedieners als auch die gesammelten Daten zur Prozeßdurchführung systematisch verbindet.

Bearbeiter: Herr Dipl.-Ing. Bela Bartha