Volume 64, Issue 4

AutomationML (AML) is an emerging standard in the automation domain to represent and exchange artifacts between heterogeneous engineering tools used in different disciplines, such as mechanical and electrical engineering. The Systems Modeling Language (SysML) is a modeling standard influenced by software modeling languages, such as UML, typically adopted in the early phases of engineering processes. This paper investigates commonalities and differences of the structural modeling parts of AML (CAEX) and SysML (block diagrams) in support of establishing tool-independent interoperability. This support for cross-disciplinary modeling is facilitated by a bridge between AML and SysML built on model-driven interoperability techniques. We demonstrate the interoperability between AML and SysML with a case study concerning a lab-sized production system.

Zusammenfassung Prädiktions- oder Simulationsgüte sind nicht zwangsläufig die relevanten Eigenschaften für Modelle, die zur Reglersynthese verwendet werden sollen. Eine regelungsorientierte Modellerstellung aus Messdaten wird mit dem Begriff ,,Identification for Control“ bezeichnet, wobei die bekannten Methoden für lineare Modelle und Regler entwickelt wurden. Eine nichtlineare Erweiterung ist dabei nicht ohne weiteres möglich. Lokal lineare/affine Multi-Modell-Ansätze lassen es jedoch zu, Teile der linearen Theorie approximativ auf nichtlineare Systeme anzuwenden. Dieser Beitrag stellt ein TS-Reglerentwurfsverfahren vor, das die lokalen Driftterme der Teilmodelle näherungsweise kompensiert, um einen an der linearen Theorie orientierten lokalen Entwurf zu ermöglichen. Des Weiteren wird ein iterativer Entwurf auf Basis von im geschlossenen Regelkreis identifizierten TS-Modellen vorgestellt. Die Methoden werden in zwei Simulationsfallstudien (Fahrzeuglängsdynamik und Drei-Tank-System) demonstriert.

Zusammenfassung Für die automatisierte Erprobung vorausschauender Fußgängerschutzsysteme ist es erforderlich, eine präzise und reproduzierbare Kollision zwischen einem Fußgängerdummy und einem definierten Punkt an der Fahrzeugfront herbeizuführen. Folglich entsteht der Bedarf nach einer gezielten Spurführung dieses Punktes. Der Beitrag beschreibt ein neues Regelstreckenmodell, welches die Dynamik und Kinematik eines lateral zur Fahrzeuglängsachse versetzten Punktes beinhaltet. Auf Basis dieses Modells wird mittels der Methode der exakten Ein/Ausgangslinearisierung die benötigte Spurführung ausgelegt.

Zusammenfassung In diesem Beitrag wird eine neue Methodik zum Erstellen von Zustandsraummodellen aus physikochemischen Katalysatormodellen vorgestellt und verallgemeinert. Basierend auf dem resultierenden Zustandsraummodell des Katalysators wird eine systemtheoretische Analyse durchgeführt. Lineare und nichtlineare Regelungskonzepte zur Minimierung der Schadstoffemissionen werden entworfen und ihre spezifischen Vor- und Nachteile diskutiert.

Zusammenfassung Zur Wiederherstellung der Bewegungsfähigkeit, beispielsweise nach Verletzungen des Rückenmarks, werden bei der Rehabilitation verstärkt Therapieroboter eingesetzt. In diesem Beitrag wird die Regelung eines Gangrehabilitationsroboter mittels adaptiver Folgereglung vorgestellt. Ziel ist die Einregelung einer Gangtrajektorie unabhängig von den Einflüssen des Patienten durch die zusätzliche Masse oder aufgebrachte Kräfte beim Training. Darüber hinaus treten dominante, variierende Reibungseffekte in den Antrieben des Roboters auf, die ebenfalls kompensiert werden müssen. Die Evaluation des Verfahrens anhand von Messungen an einem Prototyp des Roboters zeigt, dass bereits nach kurzer Einschwingzeit der Adaption eine sehr gute Trajektorienfolge erzielt wird.

The Industrie 4.0 initiative emphasizes the consistent digitalization and linking of all productive units, including the definition of industrial control systems. This work proposes a model-based approach to develop Industrial Process Measurement and Control Systems. It uses modern software technologies but software complexity is wrapped using the notation, syntax and semantics of the field. It is UML modeling tool independent, due to the definition of domain profiles. It is also PLC programming tool independent, as the software architecture is generated following the PLCopen XML standard.