Publikationen aus unserem Fachgebiet in der Hochschulbibliografie der TU Ilmenau

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Kaiser, Irina;
Zertifizierbarer Entwicklungsprozess für komplexe Informationsverarbeitungssysteme in der Wägetechnik. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2015. - 1 Online-Ressource (XIII, 209 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2015

Die Dissertation befasst sich mit Prinzipien, Methoden und Techniken der systematischen Entwicklung von komplexen Eingebetteten Systemen. Die betrachtete Domäne besitzt Anwendungsbereiche mit anspruchsvollen und besonderen Anforderungen an die Informationsverarbeitung. In der dynamischen Wägetechnik sind z.B. Lösungen mit sehr hohen Auflösungen und kleiner Messunsicherheit bei schnellen Messungen in einem mechanisch gestörten Umfeld notwendig. Die Anforderungen an die Eichfähigkeit und die Metrologische Sicherheit sind Besonderheiten. Es werden komplexe und hochleistungsfähige Funktionen zur Erzeugung der Messergebnisse verlangt. In der Arbeit werden dafür vorwiegend FPGA-basierte Eingebettete Systeme verwendet. Der entworfene zertifizierbare Prozess (ZEfIRA) bietet eine Vorgehensweise für die Entwicklung von Eingebetteten Systemen. Die Metrologische Sicherheit, die Eichfähigkeit, die Validier- und der Verifizierbarkeit werden als Kriterien im gesamten Entwurfsprozess berücksichtigt. ZEfIRA basiert auf einem 3W-Modell und ist evolutionär angelegt. Innerhalb des Prozesses werden die Analyse eines eventuellen Vorläufersystems sowie die modellbasierte prototypische Entwicklung bis hin zu einer produzierbaren Lösung (Produkt) durchgeführt. Die Arbeit verdeutlicht den großen Einfluss der spezifischen Anforderungen an das Messsystem. Es wird gezeigt, wie diese bereits zu der Entwurfszeit auf Modellebene und im Weiteren bei der Implementierung in einer FPGA-basierten Zielplattform berücksichtigt werden. Es werden verschiedene Schritte des funktionalen und technischen Systementwurfs untersucht und ausführlich die Realisierungspartitionen "FPGA-Logik" und "FPGA-Softcore-Lösungen" betrachtet. Als Beispiel zum Nachweis der Anwendbarkeit des Prozesses ZEfIRA dient die prototypische Entwicklung des Informationsverarbeitungssystems einer elektromagnetischen Kraftkompensationswaage (EMKW). Ausschlaggebend sind die optimal an das Gesamtsystem angepassten Signalverarbeitungs-, Regelungs- und Sicherheitsalgorithmen und deren technische Umsetzung. Dieses wurde mit verschiedenen Leistungsparametern, wie z.B. Latenz, Verarbeitungskomplexität und Genauigkeit realisiert. Ergänzend ermöglicht der Prototyp umfassende Analysemöglichkeiten für das Messsystem. Die abschließende Wertung ist eine Abschätzung der Leistungsfähigkeit von ZEfIRA auf Basis dieser prototypischen Entwicklung.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=27143
Kaiser, Irina; Fengler, Wolfgang; Fröhlich, Thomas
Metrologische Sicherheit eines Informationsverarbeitungssystems in der Messtechnik. - In: Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen und Prüfprozesse in der industriellen Praxis, (2015), S. 233-240

In der Präzisionsmesstechnik steht allgemein die Anforderung der schnellen Messung im Konflikt mit einem sehr hohen Auflösungsvermögen und einer sehr kleinen Messunsicherheit. Insbesondere eichfähige Messsysteme fordern die Einhaltung der entsprechenden Regularien, wie beispielsweise das Eichgesetz und die Richtlinien der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). Derartige messtechnische Systeme benötigen für ihre Funktionen eine komplexe und hochleistungsfähige Informationsverarbeitung, die zertifiziert werden muss. Bei der systematischen Entwicklung von Messgeräten wird ein Nachweis benötigt, dass die geforderte Messunsicherheit des jeweiligen Verfahrens gewährleistet werden kann. Für diese Zwecke wird in dem vorliegenden Beitrag eine zusätzliche und spezielle Anforderung an die metrologische Sicherheit formuliert. Die entwickelten Funktionen zur Unterstützung der metrologischen Sicherheit und die zusätzlichen Maßnahmen zur Manipulationssicherheit sollen die Eichfähigkeit sowie die Einhaltung der Standards, Vorschriften und Richtlinien bereits in den frühen Phasen des Entwicklungsprozesses sicherstellen.



Ganishev, Vasilii; Fengler, Olga; Fengler, Olga *1968-*; Fengler, Wolfgang;
Fault detection by backwards analysis in coloured workflow nets. - In: Proceedings of the 5th International Conference on Simulation and Modeling Methodologies, Technologies and Applications, Colmar, Alsace, France, 21 - 23 July 2015, ISBN 978-989-758-120-5, (2015), S. 88-94

Rozova, Elena; Däne, Bernd
An approach to model-based code generation for a specialized soft microprocessor. - In: Autonomous systems 2015, (2015), S. 30-41

This paper reports on an ongoing case study that deals with model based design of soft microprocessor applications for FPGA implementation. It focuses at model based implementation of functions for generating and optimizing binary program code for single-core and multi-core configurations. The modeling process makes use of a commercial graphical modeling environment. An overview of the solution is given, followed by a deeper look at selected details. Finally some experimental results are presented.



Osadchuk, Andriy; Fengler, Wolfgang
Architecture of universal routing element for networks on chip. - In: Autonomous systems 2015, (2015), S. 42-51

Heuermann, Oliver;
Lebensdauermanagementsysteme in medizintechnischen Geräten und Systemen, 2015. - 243 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2015

In der vorliegenden Arbeit wird die Erarbeitung von neuen Methoden, mit denen Lebensdauermanagementsysteme zur gezielten Verlängerung der Lebensdauer eines medizinischen Systems oder Subsystems sowie eine Restlebensdauervorhersage angegeben werden können, dargestellt. Ebenso wird die wissenschaftliche Analyse von Lebensdauerfragen, die Modellierung und Simulation von lebensdauerkritischen Komponenten im betrachteten Beobachtungsraum sowie eine prototypische Lösungsrealisierung, detailliert erläutert. Der Schwerpunkt der Arbeit sind medizintechnische Systeme, welche lebensdauerkritische Komponenten, wie z.B. Leistungsquellen und Hochleistungsröhren zur Strahlungserzeugung, verwenden, deren Lebensdauer von einigen Parametern dominiert wird, die notwendigerweise genau analysiert werden müssen. Es wird dargestellt, welche Faktoren die Lebensdauer von medizintechnischen Geräten und Systemen qualitativ und quantitativ beeinflussen. Dabei wurden die Untersuchungen auf eine spezielle Geräte- bzw. Systemgruppe eingeschränkt. Das Ausfallverhalten von Leistungsquellen, wie hochmoderne Halbleiterleistungsmodulatoren für die Strahlen- bzw. Partikeltherapie sowie vor allem deren Lasten zur Strahlungserzeugung wurden untersucht. Als Lasten sind Leistungsröhren mit thermionischen oder feldemissionsgesteuerten Kathoden, sowie im Besonderen Hochleistungsröhren vom Typ Klystron, Magnetron, Thyratron und Linearbeschleuniger mit Elektronenkanonen zu verstehen. Ausgehend von der Untersuchung und Bewertung bereits existierender, oft sehr anwendungsspezifischer Verfahren und Modelle zur Lebensdauerbewertung sowie Simulationsprogramme zur Abbildung des physikalisch-technischen Verhaltens eines medizintechnischen Systems und dessen Subsysteme, wurden allgemeingültige Methoden zur Lebensdauerzustandsbeobachtung und Restlebensdauervorhersage eines medizinischen Systems oder Subsystems entwickelt.Um die innerhalb der medizintechnischen Geräte und Systeme ablaufenden Diagnose- oder Therapieanwendungen als ereignisorientierte diskrete Prozesse zu modellieren und das fortlaufende Alterungsverhalten der Geräte- bzw. Systemgruppe im Problemraum zu untersuchen, wurde eine geeignete echtzeitfähige Simulationsumgebung ausgewählt. Dabei war die Integration sowohl von Teilmodellen für die Hard- und Software des Steuerungssystems als auch der elektronischen Komponenten notwendig. Beispielhaft wurden analytische Modelle von Hochleistungsröhren, welche die dominierenden lebensdauerbestimmenden Parameter abbilden, erstellt und in die Simulation integriert. Die Vor- und Nachteile existierender Dienstsysteme für das Condition-Monitoring solcher medizinischen Systeme oder Subsysteme mit Hochleistungslasten wurden untersucht und zerlegt, um daraus einen innovativen ganzheitlichen Lösungsansatz zu entwickeln, welcher die technischen, wirtschaftlichen und kundenspezifischen Anforderungen zur gezielten Erhöhung der Verfügbarkeit von medizintechnischen Geräten und Systemen berücksichtigt und zur Beantwortung von Lebensdauer- und Restlebensdauerfragen für Leistungsquellen und deren Lasten in medizintechnischen Geräten und Systemen beiträgt. An konkreten Anwendungsbeispielen werden die einzelnen Komponenten des messwertbasierten Lebensdauermanagementsystems dargestellt. Anhand von Lifetime-Simulationen wird der Einfluss der entwickelten Methoden in Abhängigkeit zu kundenspezifischen, individuellen Belastungsprofilen sowie die daraus resultierenden Vorteile aufgezeigt. Ergänzend kann gezeigt werden, dass die entwickelten Methoden auf alle Geräteklassen mit Leistungsquellen und Lasten zur Strahlungserzeugung anwendbar ist.



Amthor, Arvid; Kaiser, Irina; Rogge, Norbert; Weiß, Heiko
Analysis, physically motivated modeling and system identification of electromagnetic force compensated balances (EMFC). - In: Shaping the future by engineering, (2014), insges. 10 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-124:2
Däne, Bernd;
Tool-supported design of an application-specific soft microprocessor. - In: Autonomous systems 2014, (2014), S. 90-101

Kaiser, Irina; Fengler, Wolfgang; Fröhlich, Thomas
Development of a processing system with the 3W-Model. - In: Autonomous systems 2014, (2014), S. 76-89

This paper gives a summary of the authors research work in the field of information processing systems in the measurement domain. The realization of a prototype for the information processing system in the dynamic weighing technology presented here is based on the self-developed concept of the 3W-Model. The high-performance embedded system used for the implementation is based on an FPGA. Along with an overview of the state-of-the-art for the FPGA-based embedded system and the application-specific development, a case study is presented, with focus on specific requirements in the measurement domain. Special attention is paid to ability for official calibration and the metrologic reliability. a current research topic in the dynamic weighing technology is introduced and a concept of a prototypical solution for an information processing system is discussed highlighting these special requirements.



Müller, Marcus; Machleidt, Torsten; Fengler, Wolfgang
SoC design for complex standalone optical measurement devices. - In: Autonomous systems 2014, (2014), S. 66-75