Integration, Auslegung und Betriebsführung von Energiespeichersystemen in industriellen Gleichspannungsnetzen

Integration, Auslegung und Betriebsführung von Energiespeichersystemen in industriellen Gleichspannungsnetzen von Männel,  Alexander, Ortmaier,  Tobias
Im Rahmen dieser Dissertation wird der Einsatz von Energiespeichersystemen in dezentralen industriellen Gleichspannungsnetzen (DC-Netze) untersucht. Diese Systeme dienen der Erhöhung der Energieeffizienz und der Nachhaltigkeit in der Produktion. Dabei werden verschiedene Anwendungsfälle betrachtet: die Rückgewinnung von Bremsenergie, welche prozessbedingt anfällt, die Lastspitzenreduktion sowie die unterbrechungsfreie Stromversorgung. Essenziell ist dabei, dass Energiespeichersysteme unter der Berücksichtigung des Tief- und Überladungsschutzes und der Wirtschaftlichkeit sinnvoll integriert und betrieben werden können. Zu diesem Zweck werden in dieser Publikation neue Ansätze für die Einbindung von Energiespeichern in industriellen DC-Netzen vorgestellt, wie z.B. eine Methode der Online-Adaption der Betriebsführung auf Basis des Lastbedarfs im DC-Netz. Zur Bestimmung der Art und Auslegung von Energiespeichersystemen und zur Bewertung deren Wirtschaftlichkeit wird darüber hinaus eine Kostenanalyse vorgestellt.
Aktualisiert: 2023-04-14
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Integration, Auslegung und Betriebsführung von Energiespeichersystemen in industriellen Gleichspannungsnetzen

Integration, Auslegung und Betriebsführung von Energiespeichersystemen in industriellen Gleichspannungsnetzen von Männel,  Alexander, Ortmaier,  Tobias
Im Rahmen dieser Dissertation wird der Einsatz von Energiespeichersystemen in dezentralen industriellen Gleichspannungsnetzen (DC-Netze) untersucht. Diese Systeme dienen der Erhöhung der Energieeffizienz und der Nachhaltigkeit in der Produktion. Dabei werden verschiedene Anwendungsfälle betrachtet: die Rückgewinnung von Bremsenergie, welche prozessbedingt anfällt, die Lastspitzenreduktion sowie die unterbrechungsfreie Stromversorgung. Essenziell ist dabei, dass Energiespeichersysteme unter der Berücksichtigung des Tief- und Überladungsschutzes und der Wirtschaftlichkeit sinnvoll integriert und betrieben werden können. Zu diesem Zweck werden in dieser Publikation neue Ansätze für die Einbindung von Energiespeichern in industriellen DC-Netzen vorgestellt, wie z.B. eine Methode der Online-Adaption der Betriebsführung auf Basis des Lastbedarfs im DC-Netz. Zur Bestimmung der Art und Auslegung von Energiespeichersystemen und zur Bewertung deren Wirtschaftlichkeit wird darüber hinaus eine Kostenanalyse vorgestellt.
Aktualisiert: 2023-04-27
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Modellbasierte Auslegung und Steuerung des Vulkanisationsprozesses von Kautschuk

Modellbasierte Auslegung und Steuerung des Vulkanisationsprozesses von Kautschuk von Bosselmann,  Steffen, Ortmaier,  Tobias
Die Qualität von Kautschukprodukten wird maßgeblich durch den Prozessschritt der Vulkanisation beeinflusst. Essentiell für eine hohe Produktqualität ist die Bestimmung der geeigneten Heiztemperatur und Heizdauer für die Vulkanisation mit dem Ziel, eine optimale Ausheizgradverteilung innerhalb des Kautschuks zu gewährleisten. Durch eine modellbasierte Bestimmung der Prozessparameter wird eine systematische Auslegung des Vulkanisationsprozesses ermöglicht. Unterschiedliche Anforderungen innerhalb des Kautschuks werden dabei durch separate Heizzonen realisiert. Eine modellbasierte Temperaturregelung dient zur Sicherstellung der erforderlichen Heiztemperaturen innerhalb der einzelnen Zonen. Im laufenden Prozess auftretende Störungen werden mithilfe einer adaptiven Steuerung der Heiztemperaturen wirksam kompensiert.
Aktualisiert: 2021-05-26
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Modellbasierte Auslegung und Steuerung des Vulkanisationsprozesses von Kautschuk

Modellbasierte Auslegung und Steuerung des Vulkanisationsprozesses von Kautschuk von Bosselmann,  Steffen, Ortmaier,  Tobias
Die Qualität von Kautschukprodukten wird maßgeblich durch den Prozessschritt der Vulkanisation beeinflusst. Essentiell für eine hohe Produktqualität ist die Bestimmung der geeigneten Heiztemperatur und Heizdauer für die Vulkanisation mit dem Ziel, eine optimale Ausheizgradverteilung innerhalb des Kautschuks zu gewährleisten. Durch eine modellbasierte Bestimmung der Prozessparameter wird eine systematische Auslegung des Vulkanisationsprozesses ermöglicht. Unterschiedliche Anforderungen innerhalb des Kautschuks werden dabei durch separate Heizzonen realisiert. Eine modellbasierte Temperaturregelung dient zur Sicherstellung der erforderlichen Heiztemperaturen innerhalb der einzelnen Zonen. Im laufenden Prozess auftretende Störungen werden mithilfe einer adaptiven Steuerung der Heiztemperaturen wirksam kompensiert.
Aktualisiert: 2021-08-05
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Ein additiv gefertigtes patientenspezifisches Werkzeugsystem zur Navigation bei der Hüftarthroplastik

Ein additiv gefertigtes patientenspezifisches Werkzeugsystem zur Navigation bei der Hüftarthroplastik von Müller,  Samuel, Ortmaier,  Tobias
Diese Arbeit untersucht patientenspezifische Instrumente als Assistenzsysteme für die Hüftarthroplastik. Ein patientenspezifisches Instrument ist eine individuelle Navigationshilfe und bietet eine kosteneffiziente Alternative zum etablierten chirurgischen Vorgehen, ohne den Eingriff wesentlich zu verlängern. Kernaspekte vorliegender Arbeit sind die Optimierung der Registrierungsfläche sowie die Untersuchung von Fehlerquellen. Um ein effizientes und effektives Instrument zu realisieren, wird zunächst modellbasiert untersucht, welche Teilfläche des Knochens sich am besten für die Formschlussregistrierung zu den Bilddaten eignet. Die ermittelten Flächen wurden experimentell in einem Versuchsstand basierend auf einem impedanzgeregelten Leichtbauroboter und einem optischen Navigationssystem evaluiert. Eine geringe Auslenkung einer belasteten Schablone wird als Qualitätsmaß der Referenzfläche herangezogen. Basierend auf den Ergebnissen wird ein Prototyp vorgestellt.
Aktualisiert: 2021-07-01
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Ein additiv gefertigtes patientenspezifisches Werkzeugsystem zur Navigation bei der Hüftarthroplastik

Ein additiv gefertigtes patientenspezifisches Werkzeugsystem zur Navigation bei der Hüftarthroplastik von Müller,  Samuel, Ortmaier,  Tobias
Diese Arbeit untersucht patientenspezifische Instrumente als Assistenzsysteme für die Hüftarthroplastik. Ein patientenspezifisches Instrument ist eine individuelle Navigationshilfe und bietet eine kosteneffiziente Alternative zum etablierten chirurgischen Vorgehen, ohne den Eingriff wesentlich zu verlängern. Kernaspekte vorliegender Arbeit sind die Optimierung der Registrierungsfläche sowie die Untersuchung von Fehlerquellen. Um ein effizientes und effektives Instrument zu realisieren, wird zunächst modellbasiert untersucht, welche Teilfläche des Knochens sich am besten für die Formschlussregistrierung zu den Bilddaten eignet. Die ermittelten Flächen wurden experimentell in einem Versuchsstand basierend auf einem impedanzgeregelten Leichtbauroboter und einem optischen Navigationssystem evaluiert. Eine geringe Auslenkung einer belasteten Schablone wird als Qualitätsmaß der Referenzfläche herangezogen. Basierend auf den Ergebnissen wird ein Prototyp vorgestellt.
Aktualisiert: 2021-03-03
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Zustands- und Reibwertschätzung in der Fahrzeugdynamik

Zustands- und Reibwertschätzung in der Fahrzeugdynamik von Ortmaier,  Tobias, Wielitzka,  Mark
Moderne Kraftfahrzeuge haben in den letzten Jahrzehnten eine enorme Entwicklung hinsichtlich der Sicherheit und des Komforts der Mitfahrenden erfahren. Speziell die Kenntnis des dynamischen Fahrzustands und der Fahrumgebung sind zur Verbesserung bestehender und Entwicklung neuartiger Fahrerassistenzsysteme unabdingbar. Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist es, ein Echtzeitsystem zur Schätzung der dynamischen Fahrzustände der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Schwimmwinkels sowie des aktuellen Reibwerts des Reifen-Fahrbahn-Kontakts zu realisieren. Informationsquellen der Schätzung bilden ein detailliertes physikalisches Modell der Fahrzeugdynamik sowie relevante, serienmäßig verfügbare Messungen. Die erarbeiteten Methoden werden anhand realer Fahrversuche mit einem seriennahen Versuchsfahrzeug validiert.
Aktualisiert: 2020-10-08
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Planung energieeffizienter Mehrachstrajektorien unter Ausnutzung elektrischer Antriebskopplung

Planung energieeffizienter Mehrachstrajektorien unter Ausnutzung elektrischer Antriebskopplung von Hansen,  Christian, Ortmaier,  Tobias
Die Energieversorgung elektrischer Servoantriebe industrieller Mehrachsanwendungen wird meist über Zwischenkreisverbünde realisiert. Durch kontinuierlichen Lastausgleich steht rekuperierte Bremsenergie Verbrauchern innerhalb des Verbunds zur Verfügung. Bei dynamischen Bewegungszyklen, z. B. von Manipulatoren und Positionierantrieben, kann der Energieaustausch zwischen Antrieben zu Reduzierung von Energieverbrauch und Spitzenlasten führen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Modellbildung für den Energiefluss im elektrisch gekoppelten Mehrachssystem unter Berücksichtigung von Energieverlusten und -speicherkapazitäten sowie Verfahren zur Planung energieoptimaler Trajektorien für Mehrachspositionierbewegungen unter expliziter Ausnutzung des Zwischenkreisverbunds. Anhand praktischer Umsetzung wird ein hohes zusätzliches Potential zur Energieeinsparung und Spitzenlastreduktion durch optimale Bewegungsplanung nachgewiesen.
Aktualisiert: 2020-09-09
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Planung energieeffizienter Mehrachstrajektorien unter Ausnutzung elektrischer Antriebskopplung

Planung energieeffizienter Mehrachstrajektorien unter Ausnutzung elektrischer Antriebskopplung von Hansen,  Christian, Ortmaier,  Tobias
Die Energieversorgung elektrischer Servoantriebe industrieller Mehrachsanwendungen wird meist über Zwischenkreisverbünde realisiert. Durch kontinuierlichen Lastausgleich steht rekuperierte Bremsenergie Verbrauchern innerhalb des Verbunds zur Verfügung. Bei dynamischen Bewegungszyklen, z. B. von Manipulatoren und Positionierantrieben, kann der Energieaustausch zwischen Antrieben zu Reduzierung von Energieverbrauch und Spitzenlasten führen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Modellbildung für den Energiefluss im elektrisch gekoppelten Mehrachssystem unter Berücksichtigung von Energieverlusten und -speicherkapazitäten sowie Verfahren zur Planung energieoptimaler Trajektorien für Mehrachspositionierbewegungen unter expliziter Ausnutzung des Zwischenkreisverbunds. Anhand praktischer Umsetzung wird ein hohes zusätzliches Potential zur Energieeinsparung und Spitzenlastreduktion durch optimale Bewegungsplanung nachgewiesen.
Aktualisiert: 2020-11-05
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Zustands- und Reibwertschätzung in der Fahrzeugdynamik

Zustands- und Reibwertschätzung in der Fahrzeugdynamik von Ortmaier,  Tobias, Wielitzka,  Mark
Moderne Kraftfahrzeuge haben in den letzten Jahrzehnten eine enorme Entwicklung hinsichtlich der Sicherheit und des Komforts der Mitfahrenden erfahren. Speziell die Kenntnis des dynamischen Fahrzustands und der Fahrumgebung sind zur Verbesserung bestehender und Entwicklung neuartiger Fahrerassistenzsysteme unabdingbar. Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist es, ein Echtzeitsystem zur Schätzung der dynamischen Fahrzustände der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Schwimmwinkels sowie des aktuellen Reibwerts des Reifen-Fahrbahn-Kontakts zu realisieren. Informationsquellen der Schätzung bilden ein detailliertes physikalisches Modell der Fahrzeugdynamik sowie relevante, serienmäßig verfügbare Messungen. Die erarbeiteten Methoden werden anhand realer Fahrversuche mit einem seriennahen Versuchsfahrzeug validiert.
Aktualisiert: 2020-09-09
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Ein adaptives Steuerungskonzept für schwingungsfähige Robotersysteme

Ein adaptives Steuerungskonzept für schwingungsfähige Robotersysteme von Öltjen,  Julian, Ortmaier,  Tobias
Die Vermeidung unerwünschter Schwingungen nach hochdynamischen Bewegungen besitzt großes Potential zur Effizienzsteigerung robotergestützter Fertigungsprozesse. Entsprechende Methoden zur Schwingungsreduktion sind jedoch bis heute zeitintensiv und erfordern hochqualifiziertes Fachpersonal. Daraus resultieren Kosten, die speziell für kleine und mittelständische Unternehmen eine schwer überwindbare Hürde beim Einsatz robotergestützter Technologien darstellen. Wird die Bewegungsoptimierung hingegen durch intelligente Planungsalgorithmen automatisiert, können die Kosten und das für den Einsatz komplexer Automatisierungslösungen erforderliche Expertenwissen reduziert und diese somit einer breiten Zielgruppe verfügbar gemacht werden. Hierfür wird das Bewegungsverhalten nichtlinearer Roboterkinematiken mithilfe lernender Verfahren automatisch erfasst, ausgewertet und in die optimale Auswahl und Parametrierung von Bewegungsprofilen eingebunden.
Aktualisiert: 2020-01-17
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Ein adaptives Steuerungskonzept für schwingungsfähige Robotersysteme

Ein adaptives Steuerungskonzept für schwingungsfähige Robotersysteme von Öltjen,  Julian, Ortmaier,  Tobias
Die Vermeidung unerwünschter Schwingungen nach hochdynamischen Bewegungen besitzt großes Potential zur Effizienzsteigerung robotergestützter Fertigungsprozesse. Entsprechende Methoden zur Schwingungsreduktion sind jedoch bis heute zeitintensiv und erfordern hochqualifiziertes Fachpersonal. Daraus resultieren Kosten, die speziell für kleine und mittelständische Unternehmen eine schwer überwindbare Hürde beim Einsatz robotergestützter Technologien darstellen. Wird die Bewegungsoptimierung hingegen durch intelligente Planungsalgorithmen automatisiert, können die Kosten und das für den Einsatz komplexer Automatisierungslösungen erforderliche Expertenwissen reduziert und diese somit einer breiten Zielgruppe verfügbar gemacht werden. Hierfür wird das Bewegungsverhalten nichtlinearer Roboterkinematiken mithilfe lernender Verfahren automatisch erfasst, ausgewertet und in die optimale Auswahl und Parametrierung von Bewegungsprofilen eingebunden.
Aktualisiert: 2020-06-30
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978-3-95900-343-8

978-3-95900-343-8 von Michaels,  Andreas, Ortmaier,  Tobias
Weed control is a major task in farming, it is critical to ensure yield and profit. Challenges are the sustainability and the lack of work force. Automation, particular agriculture robots may contribute to ensure yield and gain sustainability. This work investigates mobile manipulation for mechanical weeding in agriculture, addressing relevant techniques leading towards a robotic solution for weed control. The main topics are vision-based positioning and the design of mechanical tools for weed control in agriculture. For positioning of the tool, an eye-in-hand visual servoing approach is used. Computer vision is enhanced by a FPGA implementation, resulting in a fast working rate and a high precision within the unstructured agriculture field environment. Based on the millimeter accuracy of the positioning, new fast acting weeding tools were developed, which are able to treat small single plants. The performance is demonstrated in field and lab experiments.
Aktualisiert: 2019-09-26
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Optische Lageregelung und Ablaufsteuerung eines Leichtbauroboters für die Chirurgie

Optische Lageregelung und Ablaufsteuerung eines Leichtbauroboters für die Chirurgie von Ortmaier,  Tobias, Tauscher,  Sebastian
Der Einsatz von Leichtbaurobotern mit integrierter Gelenkmomentensensorik in der Chirurgie verspricht Vorteile gegenüber herkömmlichen industriellen und aufgabenspezifischen Systemen. Begründet ist dies u.a. in der Erfassung externer Kräfte und Momente und die dadurch ermöglichte intuitive Benutzerinteraktion. Jedoch stellt die geringe strukturelle Steifigkeit im Vergleich zu Industrierobotern eine Herausforderung bezüglich der geforderten Genauigkeit in der Chirurgie dar. In der vorliegenden Arbeit wird ein interaktives Ablaufsteuerungs- und Integrationskonzept für einen solchen Roboter in der bildgestützten Therapie abgeleitet sowie die erreichbare Genauigkeit analysiert. Hierbei werden zur intuitiven Nutzerinteraktion aktive Arbeitsraumbegrenzungen unter Berücksichtigung der Werkzeuglage und der Roboterstruktur realisiert. Für die genaue Positionierung werden Methoden zur Optimierung der Lagebestimmung mittels optischen Lokalisationssystemen untersucht.
Aktualisiert: 2020-01-17
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Entwicklung eines vibrotaktilen Armbands zur vielseitigen Informationsübermittlung in Mensch-Maschine-Systemen

Entwicklung eines vibrotaktilen Armbands zur vielseitigen Informationsübermittlung in Mensch-Maschine-Systemen von Ortmaier,  Tobias, Schätzle,  Simon
Diese Doktorarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines vibrotaktilen Armbands zur vielseitigen Informationsübermittlung in Mensch-Maschine-Systemen. In einem iterativen Entwicklungsprozess wurde unter gesamtheitlicher Beachtung technischer und ergonomischer Aspekte sowie der menschlichen Wahrnehmung ein ergonomisches und praxistaugliches Gerät konzipiert und als produktnaher Prototyp realisiert. Dieser zeichnet sich durch eine intuitive, orts- und richtungsdifferenzierte Informationsausgabe mit eindeutig interpretierbaren Stimulationsmustern aus. Der Funktionsumfang und damit die vielseitige Einsetzbarkeit des Geräts wurden durch die Integration von Distanzsensorik zur Hinderniserkennung im nahen Umfeld des Nutzers erweitert. Dadurch ist eine gleichzeitige Erfassung in verschiedene Richtungen sowie eine intuitive Rückmeldung von Richtung und Distanz erfasster Objekte möglich. Nutzerstudien in unterschiedlichen Anwendungen wie z.B. Kraft- und Kollisionsrückmeldung aus virtueller Realität und Telerobotik, Aufmerksamkeitslenkung in komplexen Arbeitsbereichen, neuartige Ausbildungskonzepte mit augmentierter Realität, Navigation und Unterstützung blinder Menschen belegen den erfolgreichen Einsatz des patentierten Geräts und weisen den Beitrag dieser Arbeit zur Verbesserung des Informationsflusses in Mensch-Maschine-Systemen und zur Steigerung der Immersion des Nutzers nach.
Aktualisiert: 2020-01-01
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Optische Lageregelung und Ablaufsteuerung eines Leichtbauroboters für die Chirurgie

Optische Lageregelung und Ablaufsteuerung eines Leichtbauroboters für die Chirurgie von Ortmaier,  Tobias, Tauscher,  Sebastian
Der Einsatz von Leichtbaurobotern mit integrierter Gelenkmomentensensorik in der Chirurgie verspricht Vorteile gegenüber herkömmlichen industriellen und aufgabenspezifischen Systemen. Begründet ist dies u.a. in der Erfassung externer Kräfte und Momente und die dadurch ermöglichte intuitive Benutzerinteraktion. Jedoch stellt die geringe strukturelle Steifigkeit im Vergleich zu Industrierobotern eine Herausforderung bezüglich der geforderten Genauigkeit in der Chirurgie dar. In der vorliegenden Arbeit wird ein interaktives Ablaufsteuerungs- und Integrationskonzept für einen solchen Roboter in der bildgestützten Therapie abgeleitet sowie die erreichbare Genauigkeit analysiert. Hierbei werden zur intuitiven Nutzerinteraktion aktive Arbeitsraumbegrenzungen unter Berücksichtigung der Werkzeuglage und der Roboterstruktur realisiert. Für die genaue Positionierung werden Methoden zur Optimierung der Lagebestimmung mittels optischen Lokalisationssystemen untersucht.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Online-Parameteridentifikation mechatronischer Antriebsstränge zur aktiven Schwingungsdämpfung

Online-Parameteridentifikation mechatronischer Antriebsstränge zur aktiven Schwingungsdämpfung von Beckmann,  Daniel, Ortmaier,  Tobias
Mechatronische Antriebsstränge sind essentielle Elemente automatisierter Produktionsmaschinen und Fertigungsanlagen. Diese Arbeit befasst sich mit der Online-Parameteridentifikation solcher Antriebssysteme zur aktiven Schwingungsdämpfung. Dafür wird das Systemverhalten zunächst durch physikalisch motivierte Modelle mathematisch beschrieben. Die sich daraus ergebenen mechanischen Modellparameter werden anschließend basierend auf vorhandenen Messdaten und des aufgestellten Modells im laufenden Betrieb des Systems identifiziert. Dabei werden unterschiedliche bekannte Methoden hinsichtlich verschiedener Kriterien (z.B. Rechenaufwand und Einstellungsaufwand) verglichen. Schließlich erfolgt eine Erweiterung um eine Anregungsüberwachung, um Modellparameter nur dann zu identifizieren, wenn durch die anlagentypische Sollwertbewegung ausreichend Parameteranregung vorhanden ist. Auf Basis der online identifizierten Modellparameter werden weiterhin Regler- und Vorsteuerungsauslegungsverfahren für die üblicherweise eingesetzte Reglungsstruktur mechatronischer Antriebsstränge hergeleitet und automatisch parametriert. Abschließend dient die Erweiterung der konventionellen Struktur um eine flachheitsbasierte Vorsteuerung unter Verwendung von industrietypischen Sollwerttrajektorien der aktiven Schwingungsreduktion stark elastischer Mechaniken.
Aktualisiert: 2020-03-09
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Mechatronik

Mechatronik von Albert,  Amos, Heimann,  Bodo, Ortmaier,  Tobias, Rissing,  Lutz
Die Mechatronik ist die Wissenschaft der intelligenten Verknüpfung von Lösungselementen der Fachgebiete Maschinenbau, Elektrotechnik/Elektronik und Informatik. Das Ziel der Mechatronik ist die vorgegebene Funktionalität eines Systems synergetisch unter Berücksichtigung von einschränkenden Randbedingungen möglichst optimal zu erreichen. Die Beispiele mechatronischer Systeme sind zahlreich: Fahrerassistenzsysteme im Kraftfahrzeug, Einrichtungen des aktiven Schwingungsschutzes, sensorgeführte Roboter, moderne Werkzeugmaschinen, mikromechanische Geräte der Medizintechnik und viele mehr. Dieses Lehrbuch und Nachschlagewerk beschreibt die Methoden zur Analyse mechatronischer Systeme und der verschiedenen Komponenten zu ihrer Synthese. Die Darstellung enthält Beiträge zur Sensorik und Aktorik, zur Signal- und Prozessdatenverarbeitung sowie zur Modellierung und Regelung mechatronischer Systeme. Das Buch richtet sich an Studierende des Maschinenbaus, der Elektrotechnik bzw. Elektronik, der Informatik und der Mechatronik an Technischen Universitäten und Hochschulen. Darüber hinaus dient es als Nachschlagewerk für den Ingenieur in der Praxis. Die 4. Auflage wurde weitreichend überarbeitet und um Beiträge zur Robotik, zu Automotive-Anwendungen, zur Mikrosensorik, zur videobasierten Regelung sowie zur Analyse und Synthese mechatronischer Systeme einschließlich der Behandlung von Implementierungsaspekten erweitert.
Aktualisiert: 2023-04-13
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Temperaturregelung von Kaltumformwerkzeugen in der Automobilindustrie

Temperaturregelung von Kaltumformwerkzeugen in der Automobilindustrie von Böhm,  Timo, Ortmaier,  Tobias
Die steigende Komplexität von Karosseriebauteilen reduziert das Prozessfenster für eine robuste Produktion des Tiefziehprozesses, bereits kleine Abweichungen vom Auslegungszustand können zu Ausschuss führen. Studien haben gezeigt, dass die prozessbedingte Werkzeugerwärmung einen signifikanten Einfluss auf den Umformprozess haben kann. Die gezielte Erwärmung des Umformwerkzeugs kann zu einer Verbesserung des Umformprozesses beitragen. In dieser Arbeit werden ausgehend von einer verteilt-parametrischen Beschreibung der Temperaturentwicklung im Werkzeug verschiedene Vorsteuerungs- und Regelungsstrategien entwickelt und in Simulationen sowie im Experiment validiert. Hinzu kommt eine systematische Auslegung des Werkzeugs mit Heizelementen und Sensoren.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Online-Parameteridentifikation mechatronischer Antriebsstränge zur aktiven Schwingungsdämpfung

Online-Parameteridentifikation mechatronischer Antriebsstränge zur aktiven Schwingungsdämpfung von Beckmann,  Daniel, Ortmaier,  Tobias
Mechatronische Antriebsstränge sind essentielle Elemente automatisierter Produktionsmaschinen und Fertigungsanlagen. Diese Arbeit befasst sich mit der Online-Parameteridentifikation solcher Antriebssysteme zur aktiven Schwingungsdämpfung. Dafür wird das Systemverhalten zunächst durch physikalisch motivierte Modelle mathematisch beschrieben. Die sich daraus ergebenen mechanischen Modellparameter werden anschließend basierend auf vorhandenen Messdaten und des aufgestellten Modells im laufenden Betrieb des Systems identifiziert. Dabei werden unterschiedliche bekannte Methoden hinsichtlich verschiedener Kriterien (z.B. Rechenaufwand und Einstellungsaufwand) verglichen. Schließlich erfolgt eine Erweiterung um eine Anregungsüberwachung, um Modellparameter nur dann zu identifizieren, wenn durch die anlagentypische Sollwertbewegung ausreichend Parameteranregung vorhanden ist. Auf Basis der online identifizierten Modellparameter werden weiterhin Regler- und Vorsteuerungsauslegungsverfahren für die üblicherweise eingesetzte Reglungsstruktur mechatronischer Antriebsstränge hergeleitet und automatisch parametriert. Abschließend dient die Erweiterung der konventionellen Struktur um eine flachheitsbasierte Vorsteuerung unter Verwendung von industrietypischen Sollwerttrajektorien der aktiven Schwingungsreduktion stark elastischer Mechaniken.
Aktualisiert: 2019-11-07
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