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INHALTE

Veröffentlichungen aus 2012 / Fakultät IA

A solution for 1D non-linear problems for finite elements with full stiffness matrices / Rastislav Ďuriš, Justin Murín
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - 126 S.
(Scientific Monographs in Automation and Computer Science ; 9)
ISBN 978-3-86360-053-2
Preis: 14,50 €

Inhalt:
Structural analysis of structural parts with stiffness variation can be difficult. The stiffness variation of elements can be modelled by average values of cross-sectional and material parameters and applying the fine FE mesh.
For elimination of mentioned disadvantages of classical finite element applications, a two-node nonlinear bar element with the continuous longitudinal variation of stiffness was developed in the first part of the monography. The stiffness matrices of the bar element were derived using full geometric nonlinear nonincremental formulation of equilibrium equations without any linearization.
In the second part, the stiffness matrices of geometrically nonlinear beam finite element were derived using full nonlinear nonincremental formulation. The matrices of two-node plane beam element with symmetric cross-section and constant stiffness were formulated. The accuracy of new nonlinear elements were compared and assessed by numerical experiments against ANSYS analyses.

Zugriff auf den Volltext über die dbt:
http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:2012100225

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Analysis of dynamic system properties / Oliver Moravčík, Anton Vrban
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - 142 S.
(Scientific Monographs in Automation and Computer Science ; 8)
ISBN 978-3-86360-051-8
Preis: 15,00 €

Inhalt:
This publication deals with the sensitivity, tolerance and robustness of dynamic systems. It brings general approach to solve specific issues in the field of presented topic. This approach is unusual, as it does not consist of partial solutions and summarization of knowledge, but it offers new methodology for problem solving, which is targeted to the nature of the problem. The methodology is designed to be well applicable. The textbook is useful for studying topics related to sensitivity, tolerance and robustness in dynamic systems. It can be also used by the designers of various complex dynamic systems and also as the stimulus for further theoretical, algorithmic and software supported development in the field of presented topic.

Zugriff auf den Volltext über die dbt:
http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012100188

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Using neural networks for detection of anomalous traffic in automation networks / Igor Halenár
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - 89 S.
(Scientific Monographs in Automation and Computer Science ; 7)
ISBN 978-3-86360-049-5
Preis: 10,50 €

Inhalt:
Opening of local communication means of technological devices towards networks available to public, supervision of devices, and remote technological devices administration are the characteristics of modern automation. As a result of this process the intrusion of unwanted elements from the Internet to control networks is seen. Therefore, in communication and control networks we have to build in active means to ensure the access to individual technological process components.
The contribution is focused on the insurance of control systems data communication via neural networks technologies in connection with classical methods used in expert systems. The solution proposed defines the way of data elements identification in transfer network, solves the transformation of their parameters for neural network input and defines the type and architecture of a suitable neural network. This is supported by the experiments with various architecture types and neural networks activation functions and followed by subsequent real environment tests. A functional system proposal with possible practical application is the result.

Zugriff auf den Volltext über die dbt:
http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012100213

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Data Mining in the industry / Michal Kebísek
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - 104 S.
(Scientific Monographs in Automation and Computer Science ; 6)
ISBN 978-3-86360-048-8
Preis: 11,50 €

Inhalt:
The monograph proposes a suitable process application for a knowledge discovery process in industry databases. The entire process was divided into distinct stages. First, the subject matter to be resolved by employing the knowledge discovery process was identified. Next, the data of the production system was analysed. Several mining models, in which various methods and techniques of data mining in dependence on analyzed data and subject matter investigated, were developed. In order to examine how interesting and useful the knowledge discovered was, it was applied to a production system, whose data operated as input data to the process of KDD. The results achieved proved that the knowledge discovered was useful and a modified simulation model achieved the predicted behaviour.
Finally, the proposal of the process application methodology of knowledge discovery in industry databases is discussed. This methodology describes the particular steps of implementing the process of KDD. The proposed methodology can help identify specific requirements and potential problems in the process stages that might be encountered in the course of its application in the industry.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012100209

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Using motion planning and genetic algorithms in movement optimization of industrial robots / Pavol Bezák
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - 92 S.
(Scientific Monographs in Automation and Computer Science ; 5)
ISBN 978-3-86360-047-1
Preis: 11,80 €

Inhalt:
The issues of path and trajectory planning algorithms and optimization of industrial manipulator trajectory generation are still not completely solved due to their variability and increasing complexity with the growing number of robot degrees of freedom. Generation of an optimal trajectory can be solved in several ways, such as traditional numeric and more recent approaches, which include evolutionary algorithms and genetic algorithms within them.
The first chapter is devoted to a brief overview of path planning methods, especially in mobile robots. The second chapter deals with a more detailed overview of robot path planning methods in continuous and discrete environments. The third chapter describes the most popular motion planning algorithms. The fourth chapter is dedicated to genetic algorithms which we used as an optimization method. The fifth chapter focuses on optimal robot motion control and optimization methods using genetic algorithms as the method for an industrial manipulator control. The next chapter contains a solution and its implementation in support software, as well as the experimental verification of the results. The last chapter evaluates the results and their benefits.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012100195

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Stereoscopic depth estimation for online vision systems / Nils Einecke
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - XII, 161 S.
ISBN 978-3-86360-044-0
Preis: 20,50 €

Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012

Inhalt:
A lot of work has been done in the area of machine stereo vision, but a severe drawback of today's algorithms is that they either achieve high accuracy and robustness by sacrificing real-time speed or they are real-time capable but with major deficiencies in quality. In order to tackle this problem this thesis presents two new methods which exhibit a very good balance between computational effort and depth accuracy.

First, the summed normalized cross-correlation is proposed which constitutes a new cost function for block-matching stereo processing. In contrast to most standard cost functions it hardly suffers from the fattening effect while being computationally very effi cient. Second, the direct surface fi tting, a new algorithm for fi tting parametric surface models to stereo images, is introduced. This algorithm is inspired by the homography-constrained gradient descent methods but in contrast to these allows also for the estimation of non-planar surfaces. Experimental evaluations demonstrate that both newly introduced algorithms are competitive to state-of-the-art in terms of accuracy while having a much lower computational time.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012000243

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Lernbeiträge im Rahmen einer kognitiven Architektur für die intelligente Prozessführung / Erik Schaffernicht
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - XIII, 296 S.
ISBN 978-3-86360-043-3
Preis: 18,50 €

Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012

Inhalt:
In dieser Arbeit werden wichtige Aspekte einer kognitiven Architektur für das Erlernen von Regelungsaufgaben beleuchtet. Dabei geht es primär um die Merkmalsextraktion, das Reinforcement Learning und das Lernmanagement im Rahmen des Wahrnehmungs-Handlungs-Zyklus.
Wichtige Beiträge sind dabei verschiedene residuumsbasierte Ansätze zur hybriden Merkmalsselektion, ein Algorithmus zur Behandlung des Explorations-Exploitation-Dilemmas in kontinuierlichen Aktionsräumen, Untersuchungen zum Rewarddekompositionsproblem, sowie die Verzahnung der einzelnen Komponenten einer funktionierenden Architektur.
Der experimentelle Nachweis, dass das vorgestellte System die Lösung für reale Probleme erlernen kann, wird am herausfordernden Szenario der intelligenten Feuerungsführung erbracht. Dabei wird das Gesamtsystem zur Regelung eines mit Steinkohle gefeuerten Kraftwerks eingesetzt. Die erzielten Ergebnisse übertreffen bisher existierende Systeme und auch menschliche Experten deutlich.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012000276

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Verteilte Zustandsschätzung nichtlinearer Systeme / Peter Hilgers
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - xxvii, 202 S.
ISBN 978-3-86360-031-0
Preis: 22,80 €

Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012

Inhalt:
Um komplexe, nichtlineare Systeme schätzen zu können, reichen die klassischen Methoden der Zustandsbeobachtung nicht aus. Durch die Kombination von nichtlinearen Kalman-Filtern mit dezentralen und verteilten Systembeschreibungen wird eine Möglichkeit geschaffen, dieses Problem zu lösen. Das Buch gliedert sich in zwei Teile. Der theoretische Teil geht ausführlich auf die Grundlagen der Zustandsschätzung ein und leitet dann zu den nichtlinearen Erweiterungen über. Diesen folgt die Herleitung der Dezentralisierung und Verteilung von Modellen. Dabei wird auch die Umsetzung auf reale Systeme berücksichtigt. Anschließend wird die verteilte Zustandsschätzung nichtlinearer Systeme hergeleitet. Im praktischen Teil werden an mehreren Beispielen die Verteilung der Systemmodelle und die Anwendung des Algorithmus gezeigt. Der Vergleich mit einem zentralen Beobachter belegt die Güte des verteilten Schätzers. Unterschiedliche Szenarien zur Robustheit und Umkonfiguration des Systems werden ebenfalls angeführt.

Zugriff auf den Volltext über die dbt:
http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012000053

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Dynamics of biologically informed neural mass models of the brain / Andreas Spiegler
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - 193 S.
ISBN 978-3-8636-024-2
Preis: 14,80 EUR

Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2011

Inhalt:
This book contributes to the development and analysis of computational models that help brain function to be understood. The mean activity of a brain area is mathematically modeled in such a way as to strike a balance between tractability and biological plausibility. Neural mass models (NMM) are used to describe switching between qualitatively different regimes (such as those due to pharmacological interventions, epilepsy, sleep, or context-induced state changes), and to explain resonance phenomena in a photic driving experiment. The description of varying states in an ordered sequence gives a principle scheme for the modeling of complex phenomena on multiple time scales. The NMM is matched to the photic driving experiment routinely applied in the diagnosis of such diseases as epilepsy, migraine, schizophrenia and depression. The model reproduces the clinically relevant entrainment effect and predictions are made for improving the experimental setting.

Zugriff auf den Volltext über die dbt:
http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2011000503

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Zielorientierte Erkennung und Behebung von Qualitätsdefiziten in Software-Systemen am Beispiel der Weiterentwicklungsfähigkeit / Robert Brčina
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - xvi, 212 S. 
ISBN 978-3-86360-019-8 
Preis: 14,80 EUR 

Inhalt:
Für unternehmenskritische Software-Systeme, die langlebig und erweiterbar sein sollen, ist das Qualitätsziel Weiterentwicklungsfähigkeit essentiell. Kontinuierliche Änderungen und Erweiterungen sind unabdingbar, um solche Software-Systeme an neue oder veränderte Anforderungen anzupassen. Diese Maßnahmen verursachen aber auch oft Qualitätsdefizite, die zu einem Anstieg der Komplexität oder einem Verfall der Architektur führen können. Gerade Qualitätsdefizite in der Spezifikation oder Architektur können Software-Systeme stark beeinträchtigen.
Um dem entgegenzuwirken, wird in dieser Arbeit eine Methode entwickelt, welche die Einhaltung von Qualitätszielen bewerten kann. Dadurch wird sowohl das Erkennen als auch das Beheben von Qualitätsdefiziten in der Software-Entwicklung ermöglicht. Qualitätsdefizite werden anhand einer am Qualitätsziel orientierten und regelbasierten Analyse erkannt und durch zugeordnete Reengineering-Aktivitäten behoben. Als Beispiel für ein Qualitätsziel wird die Weiterentwicklungsfähigkeit von Software-Systemen betrachtet. Es wird gezeigt, wie dieses Qualitätsziel anhand von strukturellen Abhängigkeiten in Software-Systemen bewertet und durch gezielte Reengineering-Aktivitäten verbessert werden kann.
Um die Methode zu validieren, wurde eine industrielle Fallstudie durchgeführt. Durch den Einsatz der Methode konnten eine Vielzahl von Qualitätsdefiziten erkannt und behoben werden. Die Weiterentwicklungsfähigkeit des untersuchten Software-Systems wurde durch die vorgeschlagenen Reengineering-Aktivitäten entscheidend verbessert.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012100050

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Nonlinear dynamical systems with high-speed feedback / Róbert Vrábeľ
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - 107 S. 
(Scientific Monographs in Automation and Computer Science ; 4) 
ISBN 978-3-86360-016-7 
Preis: 10,80 EUR 

Inhalt:
The aim of the work is to contribute to the qualitative and quantitative analysis of nonlinear dynamical systems of the second order with high-speed feedback, which can also be generally introduced into higher order systems which at present are gaining an increasing amount of popularity in use of the high-frequency oscillators in electronic circuits. Singular Perturbation Theory is the mathematical framework that yields the tools to explore the complicated dynamical behavior of these systems. The work gives an overview of some methods used to investigate the dynamics of singularly perturbed nonlinear systems, for which does not exist a comprehensive theory that would give us an overall view of their behavior. 
This issue is currently happening world wide, not only in the mathematical community when dealing with the theory and application of nonlinear dynamical systems, but also in the field of electrical engineering and automation.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012100043

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Usage of IEC 61131 and IEC 61499 standards for creating distributed control systems / Tomáš Bezák
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - 121 S. 
(Scientific Monographs in Automation and Computer Science ; 3) 
ISBN 978-3-86360-015-0 
Preis: 11,80 EUR 

Inhalt:
This publication deals with the application of standards for industrial automation during distributed control systems design. Control systems design consists of a choice between two approaches based on the standards, IEC 61131 and IEC 61499. The question is which of the standards to use for distributed control systems design. The most commonly used standards are briefly listed in the introduction section. Then follows a more detailed description of the IEC 61131 and IEC 61499 standards, future development of the IEC 61499 standard and its usage during the creation of distributed control systems. Further on are lists and descriptions of existing commercial and research software tools, which are necessary in implementing this standard. The main section deals with the methodology for standard application comparison and criteria selection for comparing. This methodology is then verified on real control systems. The final section includes methodology generalization for suitable approach selection, resulting in recommendations for which standard to choose during creation of distributed control systems.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012100032

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Combined discrete control systems / Maximilán Strémy
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - 94 S. 
(Scientific Monographs in Automation and Computer Science ; 2) 
ISBN 978-3-86360-014-3 
Preis: 11,50 EUR 

Inhalt:
Combined control dynamic systems comprise both parts of discrete systems: real-time activated discrete dynamic systems as well as discrete event dynamic systems. The combination of cyclically recurring processes with stochastically generated events significantly intervenes into the control, while also affecting the choice of the right sample period, as it is necessary to process all the generated interruptions within the cycle. The current monograph focuses on the analysis of combined control systems and determination of the stochastic event element of the sample period. It proposes an appropriate sample period for combined control systems and introduces a methodology for determining the impact of a stochastic element on the system stability and properties. The main contribution of the monograph is the design of an adaptive algorithm for events processing and auto-correction of the event element of sample period.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012100023

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3D model reconstruction from vector perpendicular projections / Michal Eliáš
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - 104 S. 
(Scientific Monographs in Automation and Computer Science ; 1) 
ISBN 978-3-86360-013-6 
Preis: 10,80 EUR 

Inhalt:
This scientific monograph deals with the issue of 3D model reconstruction of a rotation part from its orthogonal projections recorded on a digitalized drawing in vector format and with computer-aided automation of the process. The topic is a partial task of the domain focused on generating the 3D part model or product from a technical drawing. 
The introduction comments on the analysis of the current state of information in the field. The rules of projecting the parts in a technical drawing are described as well as the related terminology and methods in computer graphics, mathematics and geometry. The computer-aided ways of modeling solids are analyzed. The introductory part is complemented by an overview of existing solutions by other authors and by the possibilities of my own method development. 
The monograph core is focused on the proposal of proceedings and algorithms for transformation process automation of 2D vector record comprising orthogonal projections representing the rotation part on a 3D model. The pilot implementations of algorithms and their verification by testing on the selected sample of geometric shapes are added.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012100016

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Entwicklung eines generischen Planungs- und Managementsystems für Verbände heterogener autonomer maritimer Fahrzeuge / Matthias Schneider
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - XIV, 196 S. 
ISBN 978-3-86360-012-9 
Preis: 24,00 EUR 

Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2011 

Inhalt:
Das stetig wachsende Interesse an der Erforschung und Industrialisierung der Ozeane führt zu immer neuen technischen Aufgaben und Herausforderungen in diesem Bereich. Vor allem die unter Wasser herrschenden extremen Bedingungen begünstigen den Einsatz heterogener autonomer Robotersysteme, welche selbstständig Missionen ausführen können. Diese Arbeit stellt ein neuartiges und umfassendes Konzept zur Missionsplanung und zum Management von Verbänden heterogener autonomer maritimer Fahrzeuge vor, welches die Umsetzung komplexer Missionsszenarios ermöglicht und in zahlreichen simulativen Tests als auch in realen Seeversuchen validiert und bestätigt wurde.

Zugriff auf den Volltext über die dbt: 
http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2011000376

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