Regelungs- und Steuerungsmethodik für Systeme mit hybriden intelligenten Konstruktionselementen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Innerhalb des Teilprojekts B4 der Forschergruppe 981 konnten Beiträge zur Steuerung und Regelung von Systemen mit HIKE erarbeitet werden. Zentrale Fragestellungen der 2. Förderperiode betrafen die Modellierung und Regelung neuartiger aktorischer HIKE und deren Integration in das Regelungskonzept, die Ausfallsicherheit von Systemen mit HIKE und regelungstechnische Maßnahmen zur Erhöhung ebendieser sowie die Thematik der automatischen Modell- und Reglersynthese und der Selbstorganisation. Bei der Modellierung der neuartigen HIKE wurde eine Mischform aus physikalisch motivierten und experimentellen Ansätzen verfolgt. Die Regelung wurde in Form einer flachheitsbasierten Folgeregelung in Zwei-Freiheitsgrade-Struktur ausgelegt. Mit Hilfe der entworfenen Regelung konnte das gewünschte Übertragungsverhalten zwischen den Soll- und Iststellwegen bzw. -kräften realisiert werden. Dies diente als Grundlage für die Integration der HIKE in das hierarchisch angelegte Regelungskonzept des teilprojektübergreifenden Demonstrators. Als Beitrag zur Erhöhung der Ausfallsicherheit wurden die Ansätze der fehlertoleranten Regelung vorgeschlagen, um die hohe aktorische und sensorische Redundanz in Systemen mit HIKE nutzbar zu machen. Anhand des Funktionsmusters „Stuttgart SmartShell“ konnte gezeigt werden, dass sowohl die Fehlerdiagnose als auch die Fehlerakkommodation realisierbar sind. Dadurch konnte die Ausfallsicherheit des Gesamtsystems signifikant erhöht werden. Die Arbeiten zur Thematik der Selbstorganisation konzentrieren sich auf das Funktionsmuster „Adaptives Fassadenmodul“.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Concept for modelling a control system using the Characteristics-Properties Modelling (CPM). In: Marjanovic, D.; Storga, M.; Pavkovic, N.; Bojcetic, N (ed.): Proceedings of the DESIGN 2014 - 13th International Design Conference. Dubrovnik, 2014, S. 1261-1270 - ISSN 1847-9073
Crostack, A.; Heidingsfeld, M.; Binz, H.; Sawodny, O.; Roth, D.
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Model-based sensor fault diagnosis for the Stuttgart SmartShell. In: Proceedings of the 2014 IEEE International Conference on Automation Science and Engineering. Taipei, 2014, S. 846-851
Heidingsfeld, M.; Kimmerle, U.; Tarín, C.; Sawodny, O.
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Actuator fault-tolerant control of the Stuttgart SmartShell. In: Proceedings of the 2015 IEEE Conference on Control Applications. Sydney, 2015, S. 996-1001
Heidingsfeld, M.; Arnold, E.; Tarín, C.; Sawodny, O.
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Regelungs- und Steuerungsmethodik für Systeme mit HIKE. In: Binz, H. (Hrsg.): Hybride Intelligente Konstruktionselemente – Abschlusskolloquium der DFG-Forschergruppe 981. Institutsbericht 643. Stuttgart: Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design, 2016, S. 35-37, 144-158. – ISBN 978-3-922823-92-6
Heidingsfeld, M.; Sawodny, O.
