Institut für Antriebs- und Regelungstechnik Institut für Antriebs- und Regelungstechnik

Hintergrund:
Viele Antriebstechniklösungen, z.B. im Bereich mobiler Arbeitsmaschinen, der Elektromobilität oder bei Industrieanwendungen, erfordern Antriebssysteme mit hoher Leistungsdichte, hohem Wirkungsgrad und guten regelungstechnischen Eigenschaften. Die umrichtergespeiste permanentmagneterregte Synchronmaschine (PMSM) erfüllt dieses Anforderungsprofil bei attraktiven Systemkosten in einem weiten Anwendungsspektrum. Nichtsdestotrotz ist es oft zusätzlich wünschenswert, auch auf einen Drehzahlsensor zu verzichten. Dadurch weitere erzielbare Kostenvorteile sowie mögliche Systemvereinfachungen, die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Antriebs erhöhen, Bauraum sparen oder gar die Auswertung eines sicherheitskritischen Systempfads ermöglichen, sind vielfältige Gründe, sensorlose Regelungen weiterzuentwickeln.

Prof. Dr.-Ing. Christian Rudolph

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STMicroelectronics bietet mit Ihren Produkten X-NUCLEO-IHM*** und MCSDK eine antriebstechnische Lösung für umrichtergespeiste, permanentmagneterregte Synchronmaschinen. Dies umfasst ein vollständiges, in sich geschlossenes System, welches auf mehreren Ebenen über eine einfache GUI (oben links im Bild) bis hin zum Quellcode angesprochen werden kann. Solche Lösungen stellen den industriellen Standard dar und finden sich in hoch dynamischen Antrieben für Haushaltsgeräte, Drohnen, Gebäude- und Industrieautomation, medizinische Anwendungen und E-Bikes wieder. Im Rahmen des Projektes „Autonome Quartiersmobilität“ sollen diese Hard- und Softwarekomponenten für die Elektromobilitätsforschung untersucht werden.

Prof. Dr.-Ing. Christian Rudolph

M. Sc. Michael Brüns

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Im Wandel der Energiewende entstehen derzeit immer mehr Innovationen, die durch mechatronische Systeme deutlich ressourcenschonender sind als ihre Vorgänger. Ein vielversprechender Ansatz stellt für die Antriebstechnik
der Axialflussmotor dar. Der Automobilzulieferer TEXA1 z.B. sagt aus, dass dieser Motorentyp bei gleicher Leistung im Vergleich zum Dieselmotor 78% und im Vergleich zum konventionellen Elektromotor 48% Gewichtseinsparungspotential hat. Im Rahmen des Projektes „Autonome Quartiersmobilität“ soll dieser Motorentyp vermessen und anhand der Messdaten ein mathematisches Modell entwickelt werden.

Prof. Dr.-Ing. Christian Rudolph

M. Sc. Michael Brüns

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Im Labor für Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik steht eine verfahrenstechnische Modellanlage der Firma Festo zur Verfügung, die die Bearbeitung unterschiedlicher regelungstechnischer Aufgaben ermöglicht.

Zukünftig soll sie auch zur Regelung des Drucks in einem Druckbehälter verwendet werden. Dazu soll zunächst eine passende Aufgabenstellung für einen MSR-Standard-Versuch (Dauer 2 Viertel) erarbeitet werden. Darüber hinaus soll mit Hilfe von Labview eine Bedienoberfläche für die Durchführung des Versuchs gestaltet werden.

Prof. Dr. Christian Schlosser

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Die Speisung von geregelten Synchronmaschinen erfolgt in den meisten Fällen durch einen dreiphasigen Stromrichter. Totzeiten und ein nichtlineares Verhalten der Leistungshalbleiter haben Abweichungen von Sollwerten zu den an der Maschine anliegenden Phasenspannungen zur Folge. Im Rahmen des Projektes „Autonome Quartiersmobilität“ soll der gut dokumentierte, dreiphasige Wechselrichter X-NUCLEO-IHM08M1 von STMicroelectronics in Hinblick auf Grenzwerte, Sensorik und das nichtlineare Übertragungsverhalten untersucht werden. Die ermittelten Parameter dienen anschließend zur optimierten Auslegung einer feldorientierten Regelung.

Prof. Dr.-Ing. Christian Rudolph

M. Sc. Michael Brüns

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Entwicklung eines digital schließenden Fahrradbügels für moderne Fahrradabstellsysteme

Fahrräder sind heute deutlich leichter und teurer als früher. Das macht sie interessant für Diebe. Sichere Schlösser machen oft gut und gerne 10-15% der Fahrradgewichts aus, und sind stets ein Kompromiss zwischen Sicherheit, Gewicht und Kosten.

Für den Einsatz im heutigen Stadtumfeld soll ein Prototyp eines neuen Fahrradbügels entwickelt werden, der eine fernsteuerbare Schließfunktion mitbringt. Die Radfahrer können ihr Fahrrad wie bisher an den Bügel lehnen und abschließen, aber das Schloss ist fest im Bügel integriert und wird mit dem Smartphone entriegelt und verschlossen.

Prof. Dr.-Ing. Tankred Müller

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Elektrifizierung von Baustellen am Gleis: Potenzialanalyse und strategische Planung von Folgeaktivitäten

Baustellen am Gleis werden heute in den meisten Fällen mit fossilen Brennstoffen versorgt. Auch Anlagen, die grundsätzlich elektrisch betrieben werden (Kleingeräte, Aufenthaltsräume, Beleuchtung), erhalten ihre Energie zumeist aus fossil betriebenen Generatoren.

Bis Ende 2024 findet eine Evaluation einer batteriegestützen Energieversorgung auf einer Baustelle der DB InfraGO statt, deren Ergebnisse eine strategische Planung zur Elektrifizierung von Baustellen am Gleis stützen soll.

Prof. Dr.-Ing. Tankred Müller

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Im Wandel der Energiewende entstehen derzeit immer mehr Innovationen, die durch mechatronische Systeme deutlich ressourcenschonender sind als ihre Vorgänger. Um bei dem aktuellen Entwicklungstempo mitzuhalten, ist es in vielen Bereichen / Industrien erforderlich, die Entwicklungsprozesse zu beschleunigen. Eines der derzeit effektivsten Verfahren ist das sogenannte Rapid Control Prototyping (RCP). Hierbei kommt Hard- und Software zum Einsatz, die es ermöglicht, in Simulink® / Stateflow® oder PLECS® entworfenen Modelle direkt vom Computer aus an realen Prototypen zu testen sowie zu optimieen oder gar komplett zu entwickeln. Im Rahmen des Projektes „Autonome Quartiersmobilität“ möchte das Institut für Antriebs- und Regelungstechnik einen Prüfstand mit einem Rapid Control Prototyping-System für die E-Mobility aufbauen.

Prof. Dr.-Ing. Christien Rudolph

M. Sc. Michael Brüns

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Im Rahmen des Bachelorprojekts soll ein Video produziert werden, in welchem verschiedene Laborversuche und Modelle im Bereich der erneuerbaren Energien gezeigt und kurz erläutert werden. Mögliche Objekte sind ein Modell eines Biomassekraftwerkt, das Pumpspeichermodell oder auch ein dreirädriges Motorfahrzeug (Piaggio), das zum E-Fahrzeug umgebaut wird.

Prof. Dr. Birgit Koeppen

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Die Hardware von Reglern sind heute meist Mikrocontroller. Im Rahmen einer Studienarbeit oder eines Masterprojekt soll ein mit Matlab/Simulink programmierbarer Mikrocontroller als PID- bzw. Zweipunktregler realisiert werden und ein Konzept für eine Versuch im Rahmen des MSR_Labors erstellt werden.

Prof. Dr. Birgit Koeppen

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