Projekt - Simulation und Technische Diagnose - MDT - Technische ...

Projekte im Fachgebiet
Elektronische Mess- und Diagnosetechnik
Prof. Dr.-Ing. Clemens Gühmann, Joachim Priesnitz,
Sebastian Nowoisky, Marco Decker, Jürgen Funck,
René Knoblich, Jan Malte Riedel, Marc Seimert
Technische Universität Berlin
Fakultät IV Elektrotechnik und Informatik
Institut für Energie- und Automatisierungstechnik
Fachgebiet Elektronische Mess- und Diagnosetechnik

Veranstaltungen
Kleines Projekt Messdatenverarbeitung (LV 0430 L 348)
• Bachelor/Diplom
• 2 SWS / 3 LP
Großes Messdatenverarbeitung (LV 0430 L 349)
• Bachelor/Diplom
• 4 SWS / 6 LP
Kleines Projekt Simulation und Technische Diagnose (LV 430 L 331)
• Master/Diplom
• 2 SWS / 3 LP
Großes Projekt Simulation und Technische Diagnose (LV 0430 L 332)
• Master/Diplom
• 4 SWS / 6 LP
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Definition und Planung
Organisation
Projekt
Ziel- und Anforderungsdefintion (Lastenheftes)
Projektplanung (Zeit- und Kapazitätsplanung)
Kleines Projekt: 2 SWS = 3 LP = 90 Stunden
Großes Projekt: 4 SWS = 6 LP = 180 Stunden
Umfang LP x Studentenanzahl
Bearbeitung
Dokumentation
Ausgedruckte Dokumentation
Präsentation z.B. Powerpoint auf einer CD
Programmdateien (Quell- und Binärdateien der Programme) (CD)
eventuelle Messdaten (CD)
Stromlaufplan, Schaltplan (CD)
Hardware
Wartungshandbuch und ein Benutzerhandbuch
Präsentation
20 Minuten + Präsentation
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Beurteilung
Qualität der Dokumentation - 30 %
Qualität des Ergebnisses - 30 %
Projektplanung und -bearbeitung - 30 %
Abschlusspräsentation - 10 %
Feedback
Organisation
Prüfung
Alle Projekte sollten am 31. März beendet sein!
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Projekt 1: Dezimation mit CIC-Filtern
Projekte Übersicht
Projekt 2: Spektralanalyse mit intelligenten Sensorknoten
Projekt 3: Sensoren für den Einsatz in drahtlosen Sensorknoten
Projekt 4: Automatisierte Bestimmung der Zeitkonstante und der Kennlinie eines
Temperatursensors
Projekt 5: Neuronale Netze und Evolutionäre Algorithmen
Projekt 6: Entwicklung eines Digitalen Reglers für eine HiL-Simulation
Projekt 7: Modellierung einer induktiven Zündanlage für Ottomotoren unter Modelica/Dymola
Projekt 8: Modellierung eines Elektrofahrzeugs mit Permanenterregten Synchronmotor unter
Modelica/Dymola
Projekt 9: Modellierung eines Seriellen Hybridfahrzeuges mit Permanenterregten
Synchronmotor unter Modelica/Dymola
Projekt 10: Modellierung eines Fahrzeugmodells mit Doppelkupplungsgetriebe und integriertem
Elektroantrieb unter Dymola/Modelica
Projekt 11: Modellierung des thermischen Verhaltens einer Permanenterregten
Synchronmaschine
Projekt 12: Modellierung eines KFZ-Klauenpolgenerators mit Regelung unter Modelica/Dymola
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Projekt 1: Dezimation mit CIC-Filtern
Projekt - Messdatenverarbeitung
Um analogen Anti-Aliasing-Filter geringer Ordnung verwenden zu können und dennoch Aliasing-
Effekte ausschließen zu können, wird in der Praxis oft eine wesentlich höhere Abtastrate
verwendet als für die anschließende Messdatenanalyse benötigt würde. Allerdings wird die
Menge der Messdaten so stark erhöht. Dies ist, insbesondere wenn der Speicher für die
Messdaten oder die Bandbreite zur Übertragung knapp ist, unerwünscht.
Ein Ausweg kann es sein, das abgetastete Signal mit einem digitalen Tiefpassfilter zu filtern und
es anschließend mit einer geringeren Abtastrate erneut abzutasten (Dezimation). Dies kann mit
Cascaded-Integrator-Comb-Filtern (CIC-Filter) sehr effizient durchgeführt werden.
Die Aufgabe besteht darin die Eigenschaften von CIC-Filtern zu untersuchen und einen CIC-
Filter in ein bestehendes Messdatenerfassungssystem auf einem Mikrocontroller zu integrieren.
Betreuer: Jürgen Funck
CIC-Dezimator
I I I R K K
6
K
I Integrations-Filter
K Kamm-Filter
R Unterabtastung

Projekt - Messdatenverarbeitung
Projekt 2: Spektralanalyse mit intelligenten Sensorknoten
Spektralanalysen spielen in vielen technischen Anwendungen
eine wichtige Rolle. Würde bereits ein (intelligenter) Sensor
diese übernehmen, könnte die die Bandbreite für die
Übertragung der Messdaten erheblich reduziert werden.
Es sollen daher verschiedene Algorithmen zur Spektralanalyse auf den 8 Bit-Mikrocontrollern
der intelligenten Sensorknoten des Fachgebiets implementiert werden. Besonders
interessant erscheinen die folgenden:
• Singleton-Algorithmus
•Goertzel-Algorithmus
•Digitale Bandpassfilterung
•Diskrete Wavelet-Transformation
Betreuer: Jürgen Funck
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Es soll ein Sensormodul für mindestens eine der
folgenden physikalischen Größen entworfen werden:
• Temperatur
• Beschleunigung
• Drehwinkel
• (Luft-)Schall
Dabei soll die Hardware entworfen und getestet sowie
die Software des Sensorknotens erweitert werden.
Außerdem ist ein Programm unter MATLAB oder
LabView zur Aufnahme und Auswertung der
Sensordaten auf einem PC zu entwickeln.
Betreuer: Jürgen Funck
Projekt - Messdatenverarbeitung
Projekt 3: Sensoren für den Einsatz in drahtlosen Sensorknoten
Die am Fachgebiet verwendeten intelligenten Sensorknoten verfügen über einen Mikrocontroller
mit ADU zur Messdatenaufnahme und –Verarbeitung sowie über Hardware zur Kommunikation,
jedoch über keine Sensorik zur Messung physikalischer Größen.
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Zur Demonstration und zur Veranschaulichung der „dynamisches Verhalten eines
Messsystems“ und „Kennlinie eines Messsystems“ ins unter dem Programmiersystem
LabVIEW die Aufnahme der Sprungantwort eines Temperatursensors und die Bestimmung der
Kennlinie des Sensors zu realisieren.
Betreuer: Clemens Gühmann
Projekt - Messdatenverarbeitung
Projekt 4: Automatisierte Bestimmung der Zeitkonstante und der Kennlinie eines
Temperatursensors
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Projekt - Simulation und Technische Diagnose
Projekt 5: Neuronale Netze und Evolutionäre Algorithmen
Eine in den letzten Jahren immer stärker aufkommende Methode zur Identifikation von
nichtlinearen dynamischen Systemen sind Neuronale Netze. Diese sind den biologischen
Neuronen nachempfunden und in der Lage mit Hilfe geeigneter Trainingsmethoden zu lernen.
Ein Problem hierbei ist vor allem, einen „vernünftigen“ Startpunkt für das Training der Neuronen
zu finden. Hierfür sollen in diesem Projekt evolutionäre Algorithmen zur Anwendung kommen.
Diese sind ebenfalls dem natürlichen Vorbild nachempfunden und beinhalten Methoden der
Vererbung und Mutation von Gewichten.
Betreuer: Jan Malte Riedel Quelle: http://www.cafepress.com.au/+hockey_evolution_sticker,399696871
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Projekt - Simulation und Technische Diagnose
Projekt 6: Entwicklung eines Digitalen Reglers für eine HiL-Simulation
Im Rahmen der Vorlesung Modellgestützte Software und Funktionsentwicklung soll eine
Teilaufgabe überarbeitet und neu konzipiert werden. In dieser Veranstaltung wird ein idealisiertes
Fahrzeugmodell mit Doppelkupplungsgetriebe auf einem HiL-Simulator simuliert. Aufgrund der
komplexität, soll diese Teilaufgabe in einer späteren Aufgabe weiter verwendet werden.
Bestandteil der Aufgabe sind neben dem
digitalen Regler auch Filter und Filterentwurf sowie
die Signalübertragung über den CAN-Bus.
f (t)
dSPACE DS 1006 dSPACE MicroAutoBox
f
(t)
Betreuer: Sebastian Nowoisky
t
f ( t)
Quelle: www.dspace.com
t
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Projekt 7: Modellierung einer induktiven
Zündanlage für Ottomotoren unter
Modelica/Dymola
Projekte Simulation und Technische Diagnose
Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise einer
Zündanlage soll für die Vorlesung „Einführung in
die Automobilelektronik“ unter der
Modellierungssprache Modelica eine induktive
Zündanlage für Ottomotoren modelliert werden.
Neben der Hardware sollen auch die
Ansteuerungsverfahren abgebildet werden.
Betreuer: Clemens Gühmann
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Batterie
Zündungsendstufe
Zündspule
Zündkerze

Projekte Simulation und Technische Diagnose
Projekt 8: Modellierung eines Elektrofahrzeugs mit Permanenterregten Synchronmotor unter
Modelica/Dymola
Es ist ein Elektrofahrzeug
zur Optimierung der Reichweiten
zur Auslegung eines einfachen Getriebes
zu modellieren. Neben den im Antriebsstrang üblichen Komponenten sollen die relevanten
Verbraucher Klimaanlage, Heizung, Nebenaggregate berücksichtigt werden. Das Fahrzeug ist
derart zu modellieren, dass unterschiedliche Parametrierung automatisiert durchgeführt werden
können.
Die Optimierungsaufgaben sollen nicht in dem Projekt bearbeitet werden.
Betreuer: Clemens Gühmann
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Projekte Simulation und Technische Diagnose
Projekt 9: Modellierung eines Seriellen Hybridfahrzeuges mit Permanenterregten Synchronmotor
unter Modelica/Dymola
Es ist ein Hybridfahrzeug mit seriellem Antriebsstrang zu modellieren. Neben den im
Antriebsstrang üblichen Komponenten sollen die relevanten Verbraucher Klimaanlage, Heizung,
Nebenaggregate berücksichtigt werden. Das Fahrzeug ist derart zu modellieren, dass
unterschiedliche Parametrierung automatisiert durchgeführt werden können.
Betreuer: Clemens Gühmann
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Projekte Simulation und Technische Diagnose
Projekt 10: Modellierung eines Fahrzeugmodells mit Doppelkupplungsgetriebe und integriertem
Elektroantrieb unter Dymola/Modelica
Es ist ein Elektrofahrzeug mit Doppelkupplungsgetriebe zu hybridisieren. . Neben den im
Antriebsstrang üblichen Komponenten sollen die relevanten Verbraucher Klimaanlage, Heizung,
Nebenaggregate berücksichtigt werden. Das Fahrzeug ist derart zu modellieren, dass
unterschiedliche Parametrierung automatisiert durchgeführt werden können.
Betreuer: Clemens Gühmann
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Projekte Simulation und Technische Diagnose
Projekt 11: Modellierung des thermischen Verhaltens einer Permanenterregten
Synchronmaschine
Zur Überwachung und Diagnose elektrischen Antriebe ist häufig die Erfassung der
Maschinenerwärmung notwendig. Es soll ein Simulationsmodell zur Bestimmung der
Temperaturen im Stator und im Rotor erstellt werden. Zunächst sind die in der Literatur
bekannten Modelle zu analysieren und anschließend in Absprache mit dem Betreuer ein Modell
unter Modelica umzusetzen.
Betreuer: Clemens Gühmann
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Projekte Simulation und Technische Diagnose
Projekt 12: Modellierung eines KFZ-Klauenpolgenerators mit Regelung unter Modelica/Dymola
Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise soll für die Vorlesung „Einführung in die
Automobilelektronik“ unter der Modellierungssprache Modelica ein KFZ-Klauenpolgenerators mit
Regelung modelliert werden. Neben der Hardware sollen auch die Ansteuerungsverfahren
abgebildet werden.
Starterbatterie
Zündung
30 50
Betreuer: Clemens Gühmann
Klemme 30 Dauerplus
Starter
D+
Regler
D-
DF
Generator
B-
Fahrzeugmasse
Klemme 31
Klemme 15 – Plus geschaltet
Generator-
Kontrolllampe
B+
17
Fahrverbraucher
Dauerverbraucher
Sicherung