Messung
Foto: EnCN Kurt Fuchs

Alle Arbeiten können grundsätzlich auch als Forschungsmaster durchgeführt werden.

Offene Ausschreibungen

Hinweis: Das Thema wird derzeit (seit 03.2022) bearbeitet. Wenn Sie etwas ähnliches machen möchten, kommen Sie auf uns zu.
Umfeld der Arbeit (zur Projektseite):

Die kostengünstige und robuste Asynchronmaschine ist im industriellen Bereich in sehr vielen Anwendungen anzutreffen - von wenigen Kilowatt bis in den Megawattbereich. Aus Gründen der Effizienz und der günstigen Leistungselektronik, ist in den letzten Jahrzehnten ein Trend, weg vom Netzbetrieb und hin zum Umrichterbetrieb, zu erkennen. Zudem ist der Stand der Technik, Motoren direkt mit der Lastmaschine auf einen gemeinsamen Fundamentrahmen zu montieren und dem Kunden als kosteneffizientes Gesamtprodukt anzubieten. Durch die produktspezifischen Eigenschaften, zusammen mit den Elastizitäten des gewählten Fundaments beim Kunden, müssen aufgrund des Schwingungsverhaltens Drehzahlbereiche gesperrt werden. Ein, in den Grundzügen, bereits entwickeltes aktives System soll es ermöglichen, Motoren bei Drehzahlen zu betreiben, die aufgrund von Schwingungsresonanzen normalerweise nicht angefahren werden dürfen. Das am Institut ELSYS entwickelte Aktuatorsystem sitzt zwischen einem elastischen Strahlrahmenfundament und einem 2-poligen Asynchronmotor, welcher über einen Frequenzumrichter in seiner Drehzahl frei geregelt werden kann.

Themenbeschreibung:

Für eine bestmöglich Simulation und je nach Regelverfahren, ist eine genaues Modell des zu regelnden Systems sinnvoll bis unabdingbar. Bei überschaubar Systemgröße ist ein analytisches Modell noch händelbar. Bei größeren Modellen sind die Systemmatrizen meist nicht mehr überschaubar, sodass man sich u.a. FE-Programme zu nutze macht um an die gesuchten Systemmatrizen zu gelangen.

So ist das Ziel der Arbeit eine einfache, wenn möglich automatisierte, Kopplung für die Modellübertragung zwischen den beiden Programmen Ansys und Matlab/Simulink herzustellen und in letzterem ein Zustandsraummodell zu erstellen und zu analysieren / validieren.

Aufgaben & Ziele in Stichpunkten
  • Modellextraktion/-reduktion aus Ansys Workbench
  • Automatische Integration in Matlab/Simulink
  • Erstellung eines Zustandsraummodells
  • Regelungstechnische Analyse in Matlab/Simulink 
Anforderungen !?
  • Modellextraktion/-reduktion aus Ansys Workbench
  • Automatische Integration in Matlab/Simulink
  • Erstellung eines Zustandsraummodells
  • Regelungstechnische Analyse in Matlab/Simulink
 Und was ist für mich drin?
  • Einblick in laufendes mechatronisches
  • Entwicklungsprojekt mit der Möglichkeit sich kreativ einbringen zu können
  • Regelmäßige Onlinemeetings und Feedbackrunden

Interesse?

  • Schreiben Sie uns eine kurze E-Mail in der Sie sich, Ihre, für das Thema relevanten, Interessen und Erfahrungen vorstellen und hängen Sie eine Notenübersicht mit an.

(Sie sind motiviert und am Thema interessiert, aber die Aufgaben/Anforderungen stimmen nicht vollends mit Ihren Interessen/Fähigkeiten überein? Kontaktieren Sie uns per Mail!)

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Betreuer

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Ulrich Werner Ulrich Werner
Prof. Dr.-Ing.
Umfeld der Arbeit (zur Projektseite):

Die kostengünstige und robuste Asynchronmaschine ist im industriellen Bereich in sehr vielen Anwendungen anzutreffen - von wenigen Kilowatt bis in den Megawattbereich. Aus Gründen der Effizienz und der günstigen Leistungselektronik, ist in den letzten Jahrzehnten ein Trend, weg vom Netzbetrieb und hin zum Umrichterbetrieb, zu erkennen. Zudem ist der Stand der Technik, Motoren direkt mit der Lastmaschine auf einen gemeinsamen Fundamentrahmen zu montieren und dem Kunden als kosteneffizientes Gesamtprodukt anzubieten. Durch die produktspezifischen Eigenschaften, zusammen mit den Elastizitäten des gewählten Fundaments beim Kunden, müssen aufgrund des Schwingungsverhaltens Drehzahlbereiche gesperrt werden. Ein, in den Grundzügen, bereits entwickeltes aktives System soll es ermöglichen, Motoren bei Drehzahlen zu betreiben, die aufgrund von Schwingungsresonanzen normalerweise nicht angefahren werden dürfen. Das am Institut ELSYS entwickelte Aktuatorsystem sitzt zwischen einem elastischen Strahlrahmenfundament und einem 2-poligen Asynchronmotor, welcher über einen Frequenzumrichter in seiner Drehzahl frei geregelt werden kann.

Themenbeschreibung:

Das vorhandene Aktuatorsystem wird mittels eines Entwicklungsboards (TMS320F28379D)  von Texas Instruments und einem analogen Leistungsteil geregelt, sodass die mecha-nischen Schwingungen des Motors bereits stark reduziert werden können.

Zum Zweck der Evaluierung soll ein Leistungs-teil entworfen werden, welches das, vom µC er-rechnete PWM-Stellgröße, verstärkt und somit die elektrodynamischen Aktuatoren (bipolare Voice-Coils / Tauchspulenaktuatoren) antreiben kann.

Aufgaben & Ziele in Stichpunkten
  • Entwicklung, Layout und Fertigung (nur Bestückung / Verdrahtung) eines pulsweitenmodulierten Leistungsteils für bipolare 1-phasige Voice-Coils
  • Optimierung, Erweiterung und (sofern möglich) Test des entwickelten Systems
  • Simulation der Schaltung in Matlab/Simulink und LT-Spice
  • Regelungstechnische Analyse in Matlab/Simulink
  • Fertigstellung der gefertigten Platine und Unterbringung in ausgewählten Metallgehäuse
Anforderungen !?
  • Erste Erfahrungen mit der Hardwareumsetzung von Platinen
  • Freude an der Verbesserung und Erweiterung bestehender Schaltungen
  • Eigenständiges und zielgerichtetes Arbeiten in freiem Arbeitsumfeld
  • Vorteilhaft ist ein Studium im Bereich der Elektrotechnik
 Und was ist für mich drin?
  • Einblick in ein laufendes mechatronisches Entwicklungsprojekt mit der Möglichkeit sich kreativ einbringen zu können
  • Arbeitsplatzunabhängige Bearbeitung möglich
  • Regelmäßige Treffen und Feedbackrunden
  • Interesse?

    • Schreiben Sie uns eine kurze E-Mail in der Sie sich, Ihre, für das Thema relevanten, Interessen und Erfahrungen vorstellen und hängen Sie eine Notenübersicht mit an.

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Ulrich Werner Ulrich Werner
Prof. Dr.-Ing.
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Die kostengünstige und robuste Asynchronmaschine ist im industriellen Bereich in sehr vielen Anwendungen anzutreffen - von wenigen Kilowatt bis in den Megawattbereich. Aus Gründen der Effizienz und der günstigen Leistungselektronik, ist in den letzten Jahrzehnten ein Trend, weg vom Netzbetrieb und hin zum Umrichterbetrieb, zu erkennen. Zudem ist der Stand der Technik, Motoren direkt mit der Lastmaschine auf einen gemeinsamen Fundamentrahmen zu montieren und dem Kunden als kosteneffizientes Gesamtprodukt anzubieten. Durch die produktspezifischen Eigenschaften, zusammen mit den Elastizitäten des gewählten Fundaments beim Kunden, müssen aufgrund des Schwingungsverhaltens Drehzahlbereiche gesperrt werden. Ein, in den Grundzügen, bereits entwickeltes aktives System soll es ermöglichen, Motoren bei Drehzahlen zu betreiben, die aufgrund von Schwingungsresonanzen normalerweise nicht angefahren werden dürfen. Das am Institut ELSYS entwickelte Aktuatorsystem sitzt zwischen einem elastischen Strahlrahmenfundament und einem 2-poligen Asynchronmotor, welcher über einen Frequenzumrichter in seiner Drehzahl frei geregelt werden kann.

Themenbeschreibung:

Das Projekt der Aktiven Schwingungsdämpfung soll über einen interaktiv ansprechbaren Demonstrator einem breiten Publikum zugänglich gemacht werden. Hierzu soll ein, in den Grundzügen entwickelter, Demonstrator weiterentwickelt, zur Funktionsreife gebracht werden und in einem Schaukasten der TH Nürnberg installiert werden.

Aufgaben & Ziele in Stichpunkten
  • Fertigstellung der Regelungs- / Leistungsplatine (Layout fertigstellen / Fertigen lassen und Bestücken / Funktionstests)
  • Aufbau und Verdrahtung des Demonstrators
  • Programmierung der Software zur Ansteuerung des Aktuators und der Nutzerbedienung (Framework vorhanden)
  • Evaluierung der Nutzung
Anforderungen !?
  • Grundkenntnisse der Schaltungstechnik und Leistungselektronik
  • Erfahrungen mit der Erstellung (Schaltplan/Layout in Eagle) und der Hardwareumsetzung von Platinen (SMD-Löten) und der Programmierung von Mikroprozessoren (vzw. TI-F28379D oder andere Boards)
  • Eigenständiges und zielgerichtetes Arbeiten in freiem Arbeitsumfeld
  • Vorteilhaft ist ein Studium im Bereich der Informatik, Elektrotechnik oder Mechatronik
  • Zeitnaher Beginn
 Und was ist für mich drin?
  • Einblick in ein laufendes mechatronisches Entwicklungsprojekt mit der Möglichkeit sich kreativ einbringen zu können
  • Regelmäßige Treffen und Feedbackrunden

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Ulrich Werner Ulrich Werner
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Themenbeschreibung:

Die Kenntnis über der Eigenschaften von wichtigen Systemkomponenten und deren Interaktion ist ein grundlegender Eckpunkt und Basis für alle nachfolgenden Untersuchungen. So muss bei neu ins System integrierten Komponenten sichergestellt werden, dass ein harmonisches Zusammenspiel aller Systemkomponenten gewährleistet ist. Ziel der Arbeit ist die Erstellung und Untersuchung eines Vermessungsstandes zur Untersuchung von Voice-Coil-Aktuatoren (VCA) und deren Verhalten bei verschiedenen Ansteuerkonzepten und Betriebspunkten.

Aufgaben & Ziele in Stichpunkten
  • Literaturrecherche zum Thema Ansteuerkonzepte und der Vermessung von VCAs 
  • Entwicklung es Gestells zur Vermessung (Konstruktion, FE-Untersuchung)
  • Erstellung eines Messprojektes (Catman AP der Firma HBM)
  • Vermessung des Aktuators und Auswertung
Anforderungen !?
  • Grundkenntnisse mit einem CAD und FE-Programm
  • Eigenständiges und zielgerichtetes Arbeiten in freiem Arbeitsumfeld
  • Vorteilhaft ist ein Studium im Bereich: Maschinenbau, Mechatronik oder Elektrotechnik
  • Sofortiger Beginn
 Und was ist für mich drin?
  • Einblick in ein laufendes mechatronisches Entwicklungsprojekt mit der Möglichkeit sich kreativ einbringen zu können
  • Regelmäßige Treffen und Feedbackrunden

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Betreuer

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Ulrich Werner Ulrich Werner
Prof. Dr.-Ing.
Themengebiet:

Bachelor/Masterarbeit (BA/MA) – Elektrische Antriebstechnik

Thema:

Modellbasierte Prädiktive Regelung (MPC)

Stichworte:
  • Modellbasierte Prädiktive Regelung (MPC)
  • Regelung von Antrieben
  • Feldschwächbereich
Kurzbeschreibung:

Im Rahmen des Forschungsprojektes EnCN2 soll die modellbasierte prädiktive Regelung (MPC) in Bezug auf die vorteilhafte Ansteuerung von elektrischen Antriebssystemen untersucht werden.
Die modellprädiktive Regelung erhält zunehmend Aufmerksamkeit im Bereich anwendungsnaher Forschung aufgrund der flexiblen Anwendung sowie der vorrauschauenden Optimierung der Stellgrößenwahl. MPC bietet prinzipbedingt die ideale Grundlage für die Ansteuerung und Optimierung von komplexen und nichtlinearen Regelstrecken. Mit Hilfe der Simulationsumgebung MATLAB/Simulink soll hierbei die Modellbildung und Evaluierung der Regelung erfolgen, sowie als Grundlage für eine experimentelle Evaluierung dienen. Die genannte Abschlussarbeit soll in enger Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Bernhard Wagner, aus dem Bereich Regelungstechnik, erfolgen.

Betreuer

Name Kontakt
Armin Dietz Armin Dietz
Prof. Dr.-Ing.

Ansprechpartner

Thema des 3-semestrigen M-APR-Projekts:

Erforschung und Erprobung von intelligenten Regelungsverfahren für Antriebe im industriellen Umfeld (Industrie 4.0).

Einbindung in übergeordnetes aFuE-Projekt, Laufzeit, Projektart:

Neue Ansteuerkonzepte für Antriebe und leistungs-

elektronische Systeme (z.B. Netzeinspeisung, Batteriesysteme, usw.) ermöglichen im Rahmen des Gedankens von Industrie 4.0 einen energieeffizienteren Betrieb sowie eine „online“ Diagnose. Weiterhin können sekundäre Regelziele wie eine reduzierte Schwingungsbelastung der Maschinen realisiert werden. Neben dem Ansteuerkonzept werden auch leistungs-elektronische Schaltungen entworfen, welche einen modularen und miniaturisierten Betrieb dieser Systeme ermöglicht. Das Thema ist in ein internes Projekt angebunden, die diese Ansteuerkonzepte erforscht. Zu bearbeiten ab SoSe 2021.

Aufgaben: 

Die Aufgabenstellung sieht die Erforschung und Erprobung von Verfahren zur Ansteuerung von Antrieben und leistungselektronischen Systemen vor.

Schwerpunkte:

  •  Ansteuerung von Antrieben und leistungselektro-nischen Systemen
  • Entwurf von Regelalgorithmen
  • Programmieren von Echtzeitsystemen
  • Entwurf von VHDL-Schaltungen
  • Entwerfen von leistungselektronischen Schaltungen (PCB-Design)

Das Thema ist in die folgenden Teilaspekte gegliedert:

  • ­Einarbeitung in intelligente Ansteuerverfahren
  • ­Simulation und Vergleich von Regelverfahren
  • ­Implementierung der Verfahren auf einer modernen Berechnungsplattform
  • ­Nutzung bekannter Algorithmen für die Regelung von el. Antrieben
  • ­Auswertung der Messungen, Bewertung der Verfahren

Anforderungen:

­

Abschluss als:

  • Bachelor of Science / Bachelor of Engineering mit entsprechender Fachrichtung Elektrotechnik / Mechatronik / Maschinenbau / Informatik / etc.

­

­Vorteilhaft folgende Vertiefungen / praktische Erfahrungen / Kenntnisse etc.:

  • ­Erfahrung zu elektrischen Maschinen
  • ­Interesse und eigenverantwortliche Arbeitsweise
  • ­Verlesungen zu elektrischen Antrieben / Regelungstechnik (ENT, AUT)
  • ­Erfahrung mit Mikroprozessoren / FPGA

Projektleiter

Name Kontakt
Armin Dietz Armin Dietz
Prof. Dr.-Ing.
Tobias Schindler Tobias Schindler
M.Sc.

Ansprechpartner

Name Kontakt
Tobias Schindler Tobias Schindler
M.Sc.

Thema des 3-semestrigen M-APR-Projekts:

Erforschung und Erprobung von Reinforcement Learning zur Regelung von elektrischen Antrieben.

Einbindung in übergeordnetes aFuE-Projekt, Laufzeit, Projektart:

Die Themenstellung ist in das Forschungsprojekt „KIRA“ eingebunden, in dem neuartige Regelverfahren für die elektrische Antriebstechnik untersucht werden. Das Projekt an der TH Nürnberg wird durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie mit ca. 240 T€ gefördert. Projektlaufzeit: 01.01.2021 – 31.6.2022. Zu bearbeiten ab SoSe 2021.

Übergeordnetes Projekt: 

Ziel des Vorhabens „KIRA“ ist die Reduzierung der Schwingungsbelastung von elektrischen Antrieben durch neuartige Regelverfahren. Hierzu werden Regelverfahren auf Basis von Reinforcement Learning erforscht und erprobt. 

Aufgaben:

Die Aufgabenstellung sieht die Erforschung und Erprobung von Verfahren aus dem Bereich des Reinforcement Learning für die Regelung von elektrischen Antrieben vor.

Schwerpunkte:

  • Recherche zu Machine Learning / Reinforcement Learning
  • Umsetzung von Reinforcement Learning Verfahren mit gängigen Frameworks
  • Untersuchung von Reinforcement Learning Verfahren mit gängigen Frameworks
  • Untersuchung von Reinforcement Learning für Steuer- und Regelung von elektrischen Antrieben von technischen Systemen
  • Adaption auf elektrische Antriebe

Das Thema ist in die folgenden Teilaspekte gegliedert:

  • ­Einarbeitung in Reinforcement Learning Algorithmen
  • ­Nutzung gängiger Frameworks für Machine Learning
  • ­Nutzung gängiger Frameworks für Reinforcement Learning
  • ­Nutzung bekannter Algorithmen für die Regelung von el. Antrieben
  • ­Verifikation der Leistungsfähigkeit in Simulationsumgebungen
  • ­Auswertung der Messungen, Bewertung der Verfahr-en

­

Anforderungen:

­

Abschluss als:

  • Bachelor of Science / Bachelor of Engineering mit entsprechender Fachrichtung
    Elektrotechnik / Mechatronik / Maschinenbau / Informatik / etc.

­

­Vorteilhaft folgende Vertiefungen / praktische Erfahrungen / Kenntnisse etc.:

  • ­Erfahrung zu elektrischen Maschinen
  • ­Interesse und eigenverantwortliche Arbeitsweise
  • ­Verlesungen zu elektrischen Antrieben / Regelungstechnik (ENT, AUT)
  • ­Erfahrung mit Mikroprozessoren / FPGA

Projektleiter

Name Kontakt
Armin Dietz Armin Dietz
Prof. Dr.-Ing.
Tobias Schindler Tobias Schindler
M.Sc.

Ansprechpartner

Name Kontakt
Tobias Schindler Tobias Schindler
M.Sc.

 

 

ELSYS Kontakt