A solution for 1D non-linear problems for finite elements with full stiffness matrices. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau. - 126 S.. - (Scientific monographs in automation and computer science ; 9) : Teilw. zugl.: Trnava, Univ., Diss.
ISBN 978-3-86360-053-2
Parallel als Online-Ausg. erschienen unter der Adresse http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=21421
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.
Analysis of dynamic system properties. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau. - 142 S.. - (Scientific monographs in automation and computer science ; 8) ISBN 978-3-86360-051-8
Literaturverz. S. 139 - 140
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.
Using neural networks for detection of anomalous traffic in automation networks. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau. - 89 S.. - (Scientific monographs in automation and computer science ; 7) : Teilw. zugl.: Trnava, Slovak Univ. of Technology Bratislava, Diss., 2010 (in Slowakisch)
ISBN 978-3-86360-049-5
Literaturverz. S. 80 - 87
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.
Data mining in the industry. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau. - 104 S.. - (Scientific monographs in automation and computer science ; 6) : Teilw. zugl.: Trnava, Univ., Diss.
ISBN 978-3-86360-048-8
Parallel als Online-Ausg. erschienen unter der Adresse http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=21240
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.
Using motion planning and genetic algorithms in movement optimization of industrial robots. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau. - 92 S.. - (Scientific monographs in automation and computer science ; 5) : Teilw. zugl.: Trnava, Univ., Diss.
ISBN 978-3-86360-047-1
Parallel als Online-Ausg. erschienen unter der Adresse http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=21239
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.
Stereoscopic depth estimation for online vision systems. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - XIII, 161 S. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2012
Die visuelle Wahrnehmung des Menschen wird in hohem Maße vom stereoskopischen Sehen beeinflusst. Die dreidimensionale Wahrnehmung entsteht dabei durch die leicht unterschiedlichen Blickwinkel der beiden Augen. Es ist eine nahe liegende Annahme, dass maschinelle Sehsysteme ebenfalls von einem vergleichbaren Sinn profitieren können. Obwohl es bereits zahlreiche Arbeiten auf dem Gebiet des maschinellen stereoskopischen Sehen gibt, erfüllen die heutigen Algorithmen entweder nicht die Anforderungen für eine effiziente Berechnung oder aber sie haben nur eine geringe Genauigkeit und Robustheit. Das Ziel dieser Doktorarbeit ist die Entwicklung von echtzeit- und realweltfähigen stereoskopischen Algorithmen. Insbesondere soll die Berechnung der Algorithmen leichtgewichtig genug sein, um auf mobilen Plattformen eingesetzt werden zu können. Dazu werden im Rahmen dieser Arbeit zwei neue Methoden vorgestellt, welche sich durch eine gute Balance zwischen Geschwindigkeit und Genauigkeit auszeichnen. Als erstes wird die "Summed Normalized Cross-Correlation" (SNCC) vorgestellt, eine neue Kostenfunktion für blockvergleichende,stereoskopische Tiefenschätzung. Im Unterschied zu den meisten anderen Kostenfunktionen ist SNCC nicht anfällig für den qualitätsmindernden "Fattening"-Effekt, kann aber trotzdem sehr effizient berechnet werden. Die Auswertung der Genauigkeit auf Standard Benchmark-Tests zeigt, dass mit SNCC die Genauigkeit von lokaler,blockvergleichsbasierter, stereoskopischer Berechnung nahe an die Genauigkeit von global optimierenden Methoden basierend auf "Graph Cut" oder "Belief Propagation" heran kommt. Die zweite vorgestellte Methode ist das "Direct Surface Fitting", ein neuerAlgorithmus zum Schätzen parametrischer Oberflächenmodelle an Hand von Stereobildern. Dieser Algorithmus ist inspiriert vom Homographie-beschränkten Gradientenabstieg, welcher häufig dazu benutzt wird um die Lage von planaren Oberflächen im Raum zu schätzen. Durch die Ersetzung des Gradientenabstiegs mit der direkten Suchmethodik von Hooke und Jeeves wird die planare Schätzung auf beliebige parametrische Oberflächenmodelle und beliebige Kostenfunktionen erweitert. Ein Vergleich auf Standard Benchmark-Tests zeigt, dass "Direct Surface Fitting" eine vergleichbare Genauigkeit wie Methoden aus dem Stand der Technik hat, im Gegensatz zu diesen aber höhere Robustheit in anspruchsvollen Situationen besitzt. Um die Realwelttauglichkeit und Effizienz der vorgestellten Methoden zu untermauern wurden diese in ein Automobil- und in ein Robotersystem integriert. Die mit diesen mobilen Systemen durchgeführten Experimente demonstrieren die hohe Robustheit und Stabilität der eingeführten Methoden.
Verbundinstandhaltung bei Kleinstunternehmen, kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) : ein Konzept für neue Organisationsformen der Instandhaltung. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - XXII, 273 S. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2012
Die betriebliche Instandhaltung ist für die Sicherstellung einer betriebsspezifisch erforderlichen Verfügbarkeit und zuverlässigen Funktions- und Leistungsfähigkeit von technischen Einheiten verantwortlich. Nicht alle Unternehmen erkennen diesen Zusammenhang. Vor allem bei Kleinstunternehmen, kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) wird der betrieblichen Instandhaltung häufig nur wenig Beachtung geschenkt. Eine Vernachlässigung der technischen Einheiten wird in Kauf genommen, wodurch sich die KMU gegenüber großen Unternehmen in eine nachteilige Lage bringen. Andreas Weißenbach erörtert diese Problematik und leitet aus der Betrachtung organisatorischer-struktureller Aspekte neue Formen der partnerschaftlichen Zusammenarbeit im Bereich der betrieblichen Instandhaltung bei KMU ab. Davon induziert, entwickelt er einen möglichen Lösungsansatz. Eine "horizontale Instandhaltungskooperation" zur Leistungsbündelung von Instandhaltungsressourcen in einem Verbund von Unternehmen beinhaltet im Vergleich zu den bislang üblichen Vorgehensweisen der Eigen- und Fremdinstandhaltung große Potenziale für KMU. Anhand von praxisrelevanten Fallbeispielen sowie mittels Simulationen unterschiedlicher Szenarien der geplanten und ungeplanten Instandhaltung weist er dies eindrucksvoll nach - die Ergebnisse sind eindeutig. Die Verbundinstandhaltung im Rahmen einer horizontalen Instandhaltungskooperation von Unternehmen eröffnet für die betriebliche Instandhaltung bei KMU ganz neue Möglichkeiten. Sie ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg hin zu einem verantwortungsvollen und professionellen Instandhaltungsmanagement.
Mechanismentechnik in Ilmenau, Budapest und Niš : Technische Universität Ilmenau, 29.-31. August 2012. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2012. - 144 Seiten. - (Berichte der Ilmenauer Mechanismentechnik ; Band 1) ISBN 978-3-86360-034-1
Literaturangaben
In diesem Band sind Beiträge des Workshops "Mechanismentechnik in Ilmenau, Budapest und Niš 2012" zusammengestellt. Diese spiegeln gemeinsame Arbeiten der drei Universitäten - Technische Universität Ilmenau, Universität Budapest (Budapest University of Technology and Economics) und Universität Niš (University of Niš) - wider. Der Inhalt des Bandes ist in drei Abschnitte aufgeteilt. Im ersten Abschnitt handelt es sich um Beiträge über die Entwicklung und Untersuchung nachgiebiger Mechanismen mit Anwendung in der Ventiltechnik sowie Mechanismen mit stoffschlüssigen Gelenken für spezielle Anforderungen. Nachgiebige Sensoren und Aktuatoren für die Greifer- und Robotertechnik werden im zweiten Abschnitt vorgestellt. Abschließend wird die Problematik der Materialcharakterisierung und von neuen Simulationsmethoden nachgiebiger Mechanismen diskutiert.
Lernbeiträge im Rahmen einer kognitiven Architektur für die intelligente Prozessführung. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2012. - VIII, 296 S. : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
ISBN 978-3-86360-043-3
Unterschiede zwischen dem gedruckten Dokument und der elektronischen Ressource können nicht ausgeschlossen werden
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. Für die Merkmalsextraktion werden dabei mit Hilfe informationstheoretischer Größen, wie der Transinformation, neue hybride Merkmalsextraktionsverfahren vorgestellt. Neuartig ist dabei der Ansatz, Merkmale zu suchen, die explizit mit den gemachten Fehlern eines lernenden Systems verknüpft sind. Es wird gezeigt, dass diese residuumsbasierten Ansätze klassischen Methoden überlegen sind. Es wird ebenfalls untersucht, welche Schätzverfahren für die Bestimmung der Transinformation im Sinne der Merkmalsextraktion geeignet sind. Als Entscheidungsinstanz der Gesamtarchitektur werden aktuelle Reinforcement Learning Verfahren auf ihre Eignung für komplexe Anwendungen hin untersucht. Dabei wird auch auf Probleme des Lernmanagements, wie das Explorations-Exploitations-Dilemma, das Stabilitäts-Plastizitäts-Dilemma und das Rewarddekompositionsproblem eingegangen. Neue Beiträge werden dabei in Form des Diffusionsbaumbasiertes Reinforcement Learning und des SMILE-Algorithmus geliefert. Ebenso wird eine Architekturerweiterung zum Organisieren der Lernprozesse vorgeschlagen, welche im Kern um eine Prozesskarte angeordnet ist. Der experimentelle Nachweis, dass das vorgestellte System die Lösung für reale Probleme erlernen kann, wird am herausfordernden Szenarioder intelligenten Feuerungsführung erbracht. Dabei wird das Gesamtsystem zur Regelung eines mit Steinkohle gefeuerten Kraftwerks eingesetzt, wobei Ergebnisse erzielt werden, die bisher existierende Systeme und auch menschliche Experten übertreffen.
Integration der Betriebsführung eines HGÜ-Overlay-Netzes in die Leitungs-Frequenz-Regelung eines Drehstrom-Verbundnetzes. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau. - XXXIII, 82 S.. - (Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 3) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2011
ISBN 978-3-86360-038-9
Parallel als Online -Ausg. erschienen unter der Adresse http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=20858
Der Anteil Erneuerbarer Energien in Deutschland und in Europa allgemein nimmt signifikant zu, um so den Ausstoß von Kohlenstoffdioxid zu senken. Die Errichtung eines Großteils derartiger Erzeugungsanlagen kann aufgrund von klimatischen Gegebenheiten nur an wenigen Orten erfolgen, die Lasten bleiben weiterhin dezentral verteilt und konventionelle Kraftwerke werden sukzessive abgeschaltet. Daher wird ein durchgängig automatisiertes und leistungsfähiges Elektroenergieübertragungsnetz zum Langstreckentransport großer Energiemengen unverzichtbar. Eine mögliche Lösung dieser Herausforderung ist ein europaweit vermaschtes Overlay-Netz. Dieses kann auf der HGÜ-Technologie basieren und verbindet Regionen großer Einspeisung aus regenerativen Quellen mit Lastzentren. Aufgrund seiner technologischen Eigenschaften gegenüber einem AC-Netz muss ein HGÜ-Overlay-Netz Systemdienstleistungen wie die Leistungs-Frequenz-Regelung aktiv unterstützen, damit die Systemstabilität und Versorgungssicherheit ebenso sichergestellt werden können, wie mit dem heutigen auf allen Netzebenen realisierten AC-Netz. In dieser Arbeit wird ein neuartiges Verfahren für die Beteiligung eines HGÜ-Overlay-Netzes am Regelleistungstransport entwickelt. Gleichzeitig realisiert diese Betriebsführung auch die anteilige Übernahme anderweitig hervorgerufener Leistungsflüsse z.B. durch Energiehandelsgeschäfte. Numerische Fallstudien zeigen einige Vorteile dieses Verfahrens bei unterschiedlichen Störungen des AC-DC-Übertragungsnetzes auf. Es wird gezeigt, dass ein HGÜ-Overlay-Netz mit der entwickelten Betriebsführung das AC-Netz um einen einstellbaren Anteil der Leistungsflüsse entlastet und die Leitungs-Frequenz-Regelung z.B. im Hinblick auf Schnelligkeit und Frequenzabweichungen verbessert.