Band 51, Heft 6 - 6

Dieser Beitrag befasst sich mit der objektorientierten Modellbildung und Simulation eines Dieselmotors unter Modelica/Dymola, dem Vergleich mit Matlab/Simulink sowie den jeweiligen programmspezifischen Besonderheiten bei der Handhabung. Die objektorientierte Modellierungssprache Modelica bietet gegenüber der meist üblichen, signalbasierten Modellierung einen vielversprechenden Ansatz, bei dem das Simulationsprogramm die notwendigen Gleichungsmanipulationen und Strukturierung der Signale eines Modells soweit wie möglich vornimmt. Um zu untersuchen, ob dieser Anspruch auch bei komplexen Modellen erfüllt wird, ist ein in Matlab/Simulink vorhandenes Modell eines Dieselmotors nach Modelica/Dymola portiert worden.

Die automatische Bahnführung von Binnenschiffen ist Inhalt des vorliegenden Beitrags. Zur Lösung der Bahnregelaufgabe werden drei unterschiedliche Regelstrategien: eine linear optimale Zustandsregelung mit Führungsgrößenaufschaltung, eine nichtlineare modellprädiktive Regelung und eine Optimalsteuerung mit unterlagerter Zustandsregelung entworfen. Diese Verfahren werden nicht nur mit Hilfe von Simulationen, sondern auch anhand der Ergebnisse von Versuchsfahrten untersucht, verglichen und bewertet. Ziel einer automatischen Streckenfahrt ist, den Schiffsführer bei seiner Routinearbeit zu entlasten und somit zu einer Erhöhung der Sicherheit des Verkehrs auf Binnenwasserstraßen beizutragen.

Bei seilgeführten Handhabungssystemen wird eine Nutzlastplattform an mehreren räumlich angeordneten Seilen geführt, deren Seilwinden wie bei Kranen auf Laufkatzen angeordnet sind. Für kinematisch unbestimmte Systeme, bei denen die Lage der Nutzlastplattform durch die Längen der Seile geometrisch nicht festgelegt ist, wird auf der Grundlage der Flachheitseigenschaft eine Feedforward-Bahnsteuerung entworfen, durch welche die Nutzlastplattform pendelfrei entlang gewünschter Trajektorien im Raum geführt wird. Die Vorgehensweise wird am Beispiel eines Brückenkrans eingeführt und für die Bahnsteuerung eines experimentellen Handhabungssystems mit Lastführung durch drei Seile erweitert. Versuchsergebnisse bestätigen die Wirksamkeit des gewählten Ansatzes.

Es werden die Algorithmen zur diskreten Berechnung der zeitlich sich ändernden Altersstruktur einer Bevölkerung hergeleitet und die Funktionsweise des resultierenden Dynamikmodells anhand eines Blockschaltbildes veranschaulicht. Der Test des detaillierten Bevölkerungsmodells erfolgt anhand des Vergleichs von "Messung" und "Rechnung", d. h. von statistisch erfassten und simulierten Bevölkerungsverteilungen. Betrachtet werden die unterschiedlichen Bevölkerungsentwicklungen von "Deutschland", "Indien" und "China" in der Vergangenheit und Zukunft.

Optimal (re)scheduling of production in industrial processes increases economic efficiency through timely and optimal use of limited resources. In this article an approach to scheduling based on the use of hybrid systems and model predictive control is presented. Modelling flexibility, acceptable computational times, and optimal disturbance rejection are the key advantages of the approach. The main ideas are illustrated with two industrial applications.