Bachelor/Master Arbeiten - Ball in einer Röhre

Aerodynamische Levitation eines Ball in einer Röhre (ALB) – mögliche Bachelor- und Master-Theses

Schlagwörter: Feedback-Stabilisierung, Mehrgrößenregelung, Nichtlineare Regelung, Sensor fusion/ Bildverarbeitung, Machine Learning, Digitaler Zwilling

Regelungstechnische Versuchsanlagen spielen eine zentrale Rolle in Forschung und Lehre. Im System zur aerodynamischen Levitation eines Balls (ALB) wird die Lage eines Tischtennisballs durch einen Luftstrom reguliert. Hierzu kommt ein Lüfter sowie eine Bypass-Ventil zum Einsatz. Der Prozess besitzet eine schnelle, granzstabile Dynamik sowie mehrere Eingangs- und Ausgangsvariablen.

Die Regelung der Anlage erfolgt mittels eines MATLAB-Simulink-Modells, welches kompiliert und auf einem Raspberry-Pi Einplatinencomputer ausgeführt wird. Der Datenaustausch mit Sensoren und Aktoren erfolgt durch einen Arduino UNO Microcontroller, der mittels serieller Schnittstelle angebunden ist.


Ball In Tube
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Abb. 1: Fotoaufnahme der 
ALB-Anlage (links), 
Detailansicht des Ventils (rechts)

Die folgende Tabelle beinhaltet mögliche Themenfelder für Abschlussarbeiten an der ALB-Anlage.

Themenfeld Regelungstechnik:   Kurzbeschreibung:
Feedback-Stabilisierung BA/MA Stabilisierung der Strecke mittels Reglerstrukturen mit mehreren Freiheitsgraden
Mehrgrößenregelung BA/MA Gleichzeitige Nutzung von Lüfter und Ventil
Sensor Fusion MA Beobachterauslegung; Modellierung des Rauschens
Themenfeld Machine-learning:   Kurzbeschreibung:
Automatisiertes Testen BA Automatisierte Auswertung von Regler-Parametern
Online Machine Learning MA Regelung der Anlage mittels (Reinforcement) Learning
Weitere Themenfelder:   Kurzbeschreibung:
Digitaler Zwilling MA Erzeugen eines Digitalen Zwillings der Anlage
Bildverarbeitung BA/MA Bestimmung der Ballposition und –geschwindigkeit mithilfe eines Kameramoduls am Raspberry Pi
Hardwareerweiterungen BA/MA
Hardwareerweiterungen BA/MA Erweiterung der Sensorik; Verbindung mehrerer Anlagen

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Info + Kontakt

Benötigte Vorlesungs-/Software-Kenntnisse: 

BA+MA: Regelungstechnik EiT, Digitale Regelung, Matlab/Simulink, ggf: Arduino (C/C++);

MA: Mehrgrößenregelung, Modeling and Simulation, SPE, ggf: Nonlinear Control, ASCT

Möglicher Beginn: voraussichtlich ab WS2020/21

M. Sc. Micha Obergfell, BB519,
micha.obergfell@uni-due.de

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Graduation Cap 36
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