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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Karl Neuhäuser, M. Sc.

Lupe

 
Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Raum:  ER-308
Tel.:    +49 30 314 23401
Mail:   

Forschungsschwerpunkte

Lernende Regelung instationärer Effekte in Gasturbinen mit binären Stellgrößen

Im Rahmen des SFB 1029 befasst sich das Teilprojekt B06, in welchem ich angestellt bin, mit aktiver Strömungsbeeinflussung in Gasturbinen. Ziel des SFBs ist es, wirkungsgradsteigernde Verbrennungskonzepte zu erforschen und umzusetzen. All diese Konzepte sind im Gegensatz zu herkömmlichen Gasturbinen durch instationäre Vorgänge gekennzeichnet, welche die Strömung in Kompressor und Turbine empfindlich beeinflussen können.

In der aktuellen Projektphase wurde der Windkanal um einen Drosselapparat zur Simulation dieser instationären Vorgänge erweitert, an dem die Erprobung von Regelungskonzepten möglich ist. Aufgrund des periodischen Charakters der Störung werden lernende Regelungen, wie z.B. Iterativ Lernende Regelung (ILR) oder Repetitive Regelung (RR) angewandt.

Drosselapparat
Lupe
Windkanal mit Kaskade
Lupe

Das Besondere des Systems ist die binäre Stellgröße: Aus Kostengründen sind Magnetschaltventile verbaut, die nur die Zustände 0 (geschlossen) oder 1 (offen) haben. Ein Ansatz, um dennoch klassische Regler (z.B. Robuste Regler oder PID-Regler) zu implementieren, besteht in der Anwendung von Rundungsstrategien, bei denen kontinuierliche in binäre Funktionen umgewandelt werden.

Binäre Regelung
Lupe

Alternativ kommen optimierungsbasierte Regelungen zum Einsatz, zu der auch die Iterativ Lernende Regelung gehört. Wird das Problem in Mixed-Integer-Form umgeschrieben, so kann ein entsprechender Optimierer zum Einsatz kommen, welcher die optimale, binäre Stellfolge berechnet.

Multikopter-Versuchsstand

Seit 2017 steht am FG MRT ein Multikopter-Versuchsstand für die Lehre und Forschung zur Verfügung. In einer ersten Masterarbeit wurde ein Positionserfassungssystem entwickelt und aufgebaut, welches die Position des Multikopters in 1 bis 2 m Entfernung auf ca. 5 cm genau misst. Das Fluggerät ist von der Firma Crazyflie und bietet programmierbare Firmware, sodass Regelungskonzepte und Schätzmethoden implementierbar sind.

Ein Multikopter ist ein nichtlineares Mehrgrößensystem. Für die Lehre (Modul „Experimentelle Übungen zu Regelungstechnik“) wird das System auf ein SISO-Modell reduziert, indem nur die z-Achse betrachtet wird. Als Stellgröße dient der Schub, den die Motoren aufbringen.

Für eine Flugregelung ist es essentiell, den Zustand (Position, Geschwindigkeit, Winkel und Drehraten) zu kennen. Nicht alle dieser Zustände können gemessen werden, außerdem liefern Sensoren teils unterschiedliche Daten. Daher muss der wahre Zustand geschätzt werden, z.B. mit einem Kalman-Filter. Lineare Methoden liefern hierbei keine guten Ergebnisse, da es sich um ein nichtlineares, instabiles System handelt. Zukünftig werden diverse nichtlineare Schätzmethoden für Multikopter entwickelt.

Lehrveranstaltungen

Ansprechpartner für

  • Grundlagen der Mess- und Regelungstechnik (WiSe 2016/17)
  • Grundlagen der Mess- und Regelungstechnik (SoSe 2017)
  • Grundlagen der Mess- und Regelungstechnik (WiSe 2017/18)
  • Grundlagen der Mess- und Regelungstechnik (SoSe 2018)
  • Grundlagen der Mess- und Regelungstechnik (WiSe 2018/19)
  • Grundlagen der Mess- und Regelungstechnik (SoSe 2019)
  • Rechnergestützen Methoden der Regelungstechnik (WiSe 2019/20)

Abschlussarbeiten

Ausgeschriebene Abschlussarbeiten:

Abschlussarbeiten in Bearbeitung:

  • Korsus, M.: "Entwicklung und Validierung einer Steuergerätefunktion zur Schätzung der Rußbeladung in einem Dieselpartikelfilter", Masterarbeit, 2019

  • Wang, Z.: "Echtzeitfähige Trajektorienplanung für einen Multikopter", Bachelorarbeit, 2019

  • Geffert, C.: "Einfluss variabler Störmuster auf die Effizienz einer Verdichterkaskade mit Iterativ Lernender Regelung", Bachelorarbeit, 2019
  • Behnsen, C.: "Extremum Seeking Control of a Piezo-adaptive Blade in a Disturbed Flow Field", Bachelorarbeit, 2019

Abgeschlossene Master- / Bachelorarbeiten:

Zusatzinformationen / Extras

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