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Created on: Wed, 17 Jul 2024 23:04:53 +0200 in 0.0732 sec


Behn, Carsten; Loepelmann, Peter; Steigenberger, Joachim
Analysis and simulation of adaptive control strategies for uncertain bio-inspired sensor systems. - In: Mathematics in engineering, science and aerospace, ISSN 2041-3165, Bd. 6 (2015), 3, S. 567-588

We consider mechanical systems, that are not known precisely. In detail, we assume that the system parameters are unknown (uncertainty of system). Moreover, we allow for uncertainties with respect to perturbations from the environment (ground excitations). Such (non-linearly perturbed) systems need adaptive controllers which achieve a pre-defined control objective. Almost all known controllers offer the same drawback: (possibly unboundedly) monotonically increasing gain parameters. For application it is necessary to design improved adaptation laws. We present numerical simulations of several models primarily in application to a bio-inspired sensor model.



Linß, Sebastian;
Ein Beitrag zur geometrischen Gestaltung und Optimierung prismatischer Festkörpergelenke in nachgiebigen Koppelmechanismen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: LI, 126 S., 16,88 MB). - (Berichte der Ilmenauer Mechanismentechnik (BIMT) ; Band 4) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2015
Parallel als Druckausg. erschienen

Zur Realisierung von Bewegungen mit hohen Anforderungen an die Präzision werden Starrkörpermechanismen zunehmend durch nachgiebige Mechanismen ersetzt, in denen die Beweglichkeit durch stoffgekoppelte Drehgelenke realisiert wird. In diesen nachgiebigen Koppelmechanismen kommen überwiegend prismatische Festkörpergelenke mit einfachen geometrischen Aussparungen zum Einsatz. Im Gegensatz zu form- und kraftgekoppelten Gelenken ist der Auslenkwinkel eines Festkörpergelenkes begrenzt, wodurch der Bewegungsbereich des Mechanismus eingeschränkt wird. Zudem lässt sich mit einem Festkörpergelenk keine exakte relative Drehung zweier starrer Glieder realisieren, da grundsätzlich eine Drehachsenverlagerung stattfindet. Dadurch ergeben sich Bahnabweichungen des nachgiebigen Mechanismus im Vergleich zum Starrkörpermechanismus. Wesentlicher Aspekt bei der Synthese eines nachgiebigen Koppelmechanismus ist die in dieser Arbeit untersuchte Phase der geometrischen Gestaltung und Optimierung der prismatischen Festkörpergelenke hinsichtlich geforderter Mechanismuseigenschaften. Hierzu erfolgt eine ganzheitliche, d. h. vom Gelenk auf den Mechanismus übertragbare Betrachtung. Für die durchgeführte Untersuchung von Einzelgelenken ist ein geeigneter Ansatz zur Drehachsenmodellierung von entscheidender Bedeutung. Die anschließende mehrkriterielle Optimierung der Gelenkkontur findet für ein Einzelgelenk und im Mechanismus statt. Als Ergebnis der Arbeit wird eine allgemein anwendbare Synthesemethode nachgiebiger Koppelmechanismen abgeleitet, die ausgehend vom Starrkörpermechanismus eine gezielte Gestaltung sowie beschleunigte FEM-basierte Optimierung mit identischen oder unterschiedlichen Gelenken ermöglicht. Hiermit lassen sich der Bewegungsbereich vergrößern und die Bahngenauigkeit erhöhen. Die Besonderheit der Synthesemethode besteht in der Berücksichtigung der Gestaltung prismatischer Festkörpergelenke mit Standard- oder Polynomkonturen. Hierfür werden grundlegende Hinweise sowie drei neue Ansätze zur Bestimmung der geometrischen Parameter der Gelenkkontur und -abmessungen mittels Umsetzungstabelle, Kurventafel oder computergestützter Konturoptimierung vorgestellt. Auf diese Weise gestaltete Mechanismen eignen sich besonders für die Präzisionstechnik. Das Potenzial der Synthesemethode wird am Beispiel einer nachgiebigen Schubkurbel zur Realisierung einer Punktgeradführung aufgezeigt.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00026249
Böhm, Valter; Naletova, Vera A.; Popp, Jana; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
Material transport of a magnetizable fluid by surface perturbation. - In: Journal of magnetism and magnetic materials, ISSN 1873-4766, Bd. 395 (2015), S. 67-72

https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2015.07.036
Fiedler, Patrique; Pedrosa, Paulo; Griebel, Stefan; Fonseca, Carlos; Vaz, Felipe; Supriyanto, Eko; Zanow, Frank; Haueisen, Jens
Novel multipin electrode cap system for dry electroencephalography. - In: Brain topography, ISSN 1573-6792, Bd. 28 (2015), 5, S. 647-656

https://doi.org/10.1007/s10548-015-0435-5
Zentner, Lena; Feierabend, Martin; Scholle, Hans-Christoph; Faenger, Bernd; Adami, Christiane; Schumann, Nikolaus
Konzeption eines Mechanotherapie-Systems zur Rehabilitation der Handfunktionalität. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen, (2015), S. 325-332

Gräser, Philipp; Linß, Sebastian; Zentner, Lena; Theska, René
Ultra-precise linear motion generated by means of compliant mechanisms. - In: Proceedings of the 15th international conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, (2015), S. 241-242

This article describes a measurement setup for experimental analysis of the path of motion of compliant linkage mechanisms. Especially mechanisms with an ultra-precise linear motion of one coupler point are considered. For a maximum in precision of measurement, interferometric length measure systems are used. In the evaluation of measurement the results of the experimental setup are compared to the results of the simulated path of motion. In this way the simulation model can be refined, thus giving a better description of the kinematic behavior.



Faenger, Bernd; Becker, Felix; Brandl, Michael; Fränzel, Norbert; Fremerey, Max; Köhring, Sebastian; Lawin, Meike; Lutherdt, Stefan; Michaelis, Anne; Weichert, Frank; Schumann, Nikolaus; Graßme, Roland; Kurz, Eduard; Scholle, Hans-Christoph; Zimmermann, Klaus; Augsburg, Klaus; Bergmann, Jean Pierre; Ament, Christoph; Linß, Gerhard; Notni, Gunther
Mobilitätssysteme für Best Ager (50plus): neue Präventionsansätze - Update 2014. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen, (2015), S. 355-375
Richtiger Name des Verf.: Gunther Notni

Zhao, Xin;
A contribution to the computer aided development of an electrical window regulator system : mechatronic models, parameter identification and numerical simulations. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: XX, 192 S., 23,03 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2015
Parallel als Druckausg. erschienen

Die Arbeit orientiert sich daran, Modelle und Simulationen von elektrischen Fensterhebersystemen zu entwickeln. Das Ziel ist ein verbessertes Verständnis des Systemverhaltens und Einfluss von Parametern zu erlangen. Vor dem Hintergrund, dass Fensterhebersysteme komplizierte mechatronische Systeme darstellen, wird die Simulation als Werkzeug vermehrt eingesetzt. In dieser Arbeit werden verschiedene Simulationen von mechatronischen Systemen auf unterschiedlichen Ebenen verglichen. Applikationen von Fensterhebersimulationen werden zusummengefasst und bewertet. Basierend auf dieser Auswertung wurde die Systemsimulation mit der Modellierungssprache, VHDL-AMS, als Methode ausgewählt. Bevor sich tiefgründig mit der Modellierung von Fensterhebersystemen beschäftigt wird, soll zuvor ein stark abstrahiertes analytisches Modell für die Bewertung des dynamischen Verhaltens erstellt werden. Grundlegend besitzt das Modell 2 Freiheitsgrade und besteht aus 2 Massen, die über eine Feder und einen Dämpfer verbunden sind. Eine Masse stellt die Glasscheibe und die andere die Massenträgheit des Motorankers dar. Mit der Mittelwertmethode wird das analytische Modell hinsichtlich der Stabilitätsbedingungen untersucht. Die Modellbildung des Fensterhebersystems beginnt mit der Aufteilung des Systems in einzelne Komponenten, basierend auf deren Funktion. Die Komponenten, wie z.B. elektrische Motoren, Hebemechaniken, Türrahmen, Elektroniken, etc., werden untersucht und anschließend Modelle erstellt, um ihre elektrische oder mechanische Funktionsweise zu beschreiben. Abhängig von der Komplexität wird die Technik der Modellierung ausgesucht, zum Beispiel physikalische oder verhaltensmäßige Modellierung oder eine Kombination von beiden. Die Parameter der Modelle wurden anhand von gesammelten Informationen von Komponentenlieferanten, existierenden Datenbanken und Messungen ermittelt. Komponentenmodelle wurden anhand von Messdaten verifiziert, z.B. Motorkennlinie. Die Systemsimulation beschäftigt sich mit der Integration von allen Komponentenmodellen in eine Simulation und imitiert Ausführung der Fensterhebersysteme in verschiedenen Lastfällen. In einer konkreten Applikation wurden die Ergebnisse der Messung und der Simulation anhand der Werte von wichtigen Signalen, die den Status des Systems abbilden, wie zum Beispiel Drehzahl und Strom des Motors, verglichen. Außerdem wurde die Einklemmschutzfunktion quantitativ durch Messung der Einklemmkräfte bei verschiedenen Spannungen verglichen. Trotzdem sind die Simulationen nicht auf die demonstrierten Beispiele dieser Arbeit limitiert. Teilsystemsimulationen mit dem Schwerpunkt auf der Untersuchung von Komponenten können auch mit den Komponentenmodellen entwickelt werden.



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Zimmermann, Klaus;
Mechanische Systeme. - In: Taschenbuch der Mechatronik, (2015), S. 224-271
Literaturangaben

Eichfelder, Gabriele; Gerlach, Tobias; Sumi, Susanne;
A modification of the [alpha]BB method for box-constrained optimization and an application to inverse kinematics. - Ilmenau : Techn. Univ., Inst. für Mathematik, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: 25 S., 1,58 MB). - (Preprint ; M15,04)

For many practical applications it is important to determine not only a numerical approximation of one but a representation of the whole set of globally optimal solutions of a non-convex optimization problem. Then one element of this representation may be chosen based on additional information which cannot be formulated as a mathematical function or within a hierarchical problem formulation. We present such an application in the field of robotic design. This application problem can be modeled as a smooth box-constrained optimization problem. For determining a representation of the global optimal solution set with a predefined quality we modify the well known BB method. We illustrate the properties and give a proof for the finiteness and correctness of our modified BB method.



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... until 2022 from the Technical Mechanics Group

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Created on: Wed, 17 Jul 2024 23:04:36 +0200 in 0.0745 sec


Griebel, Stefan; Böhm, Valter; Böhm, Valter *1978-*; Zentner, Lena;
Actuator development based on snail tentacles. - In: Prospects in mechanical engineering, (2008), insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17935
Behn, Carsten; Steigenberger, Joachim
Adaptive control and worm-like robotic locomotion systems revisited. - In: Prospects in mechanical engineering, (2008), insges. 20 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17910
Minchenya, Vladimir; Stepanenko, Dmitry; Lysenko, Victor; Chigarev, Anatoly; Zimmermann, Klaus
Study of microrobots operating in the mode of steerable resonance. - In: Prospects in mechanical engineering, (2008), insges. 4 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17906
Zimmermann, Klaus;
Locomotion based on isotropic friction. - In: Prospects in mechanical engineering, (2008), insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17874
Zimmermann, Klaus; Böhm, Valter; Popp, Jana; Zeidis, Igor
A contribution about ferrofluid based apedal locomotion. - In: Prospects in mechanical engineering, (2008), insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17833
Zentner, Lena; Böhm, Valter
On the static deformation behaviour of compliant structures. - In: Prospects in mechanical engineering, (2008), insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17832
Bolotnik, Nikolai N.; Pivovarov, Mikhail; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus; Yatsun, Sergey F.
Motion of vibration-driven mechanical systems along a straight line. - In: Advances in mechanics, (2008), S. 53-60

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Bolotnik, Nikolai N.; Pivovarov, Michail; Yatsun, Sergey F.
Vibration-driven locomotion systems. - In: The 9th International Conference on Motion and Vibration Control, (2008), insges. 10 S.

The controlled motion of systems of bodies along a straight line on a rough plane is studied. In the first part of the paper, we consider a systems of two mass points connected by a spring. The system is driven by forces that act between the points and change harmonically. To provide the asymmetry of the friction force, necessary for the progressive motion in a given direction, it suffices to apply a brush-like or scaly coating to the contact surfaces. In the second part, we consider a rectilinear motion of a vibration-driven system, consisting of a housing body and two internal masses, along a rough horizontal plane. One of the internal masses oscillates in the horizontal direction and the other oscillates vertically. It is shown that by changing the phase shift between the horizontal and vertical oscillations one can control the velocity of the steady-state motion of the systems, for symmetric or asymmetric friction. In the third part, the motion of two mass points connected by a spring and actuated by two unbalance rotors is investigated. It is shown that the direction of motion of the systems can be changed by changing only the magnitude of the speed of the rotors, with the direction of rotation kept unaltered.



Kirchner, Isabel; Gerlach, Erik; Oberthür, Siegfried; Zimmermann, Klaus
Erstellung eines MKS-Modells zur Untersuchung der Dynamik einer Nanopositionier- und Messmaschine (NPMM). - In: Modellierung, Regelung und Simulation in Automotive und Prozessautomation, ISBN 978-3-901608-33-9, (2008), S. 171-172

Im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 622 werden an der TU Ilmenau die Grundlagen zur Entwicklung von Nanopositionier- und Nanomessmaschinen (NPM-Maschinen) erarbeitet. Im Rahmen eines Virtuellen Prototyping, für welches die Modellgenerierung eine wesentliche Basis darstellt, sollen die dynamischen Eigenschaften des Systems in frühen Entwicklungsphasen bestimmt werden.Die Analyse der Dynamik erfolgt durch die Simulation eines Mehrkörpermodells. Durch Integration von Antrieben und Regelungen in das Modell wird ein mechatronisches System computergestützt analysiert.



Zimmermann, Klaus; Naletova, Vera A.; Zeidis, Igor; Turkov, Vladimir A.; Kalmykov, Sergej A.; Lukashevich, Mikhail V.
Numeric calculation of a magnetizable elastic body dynamic in a magnetic field. - In: Book of abstracts, ISBN 978-5-8279-0072-6, (2008), S. 474-475

The deformation and the motion of a body made by a magnetizable polymer in an alternating magnetic field are experimentally studied. The cylindrical body (worm) which is located in a cylindrical tube is analyzed. These effects can be used in deigning autonomous mobile robots without a hard cover. Such robots can be employed in clinical practice and biological investigations.