Aktuelle Themen für Abschlussarbeiten

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1 Lehrgebiet Prozesssteuerung und Regelungstechnik Univ.-Prof. Dr.-Ing. Helmut Hoyer Arbeitsgebiet Mechatronische Systeme Prof. Dr.-Ing. Michael Gerke Datum Aktuelle Themen für Abschlussarbeiten - Diplomarbeiten (D1, D2) und Studienarbeiten o Diplomstudiengänge ET o andere Diplomstudiengänge auf Anfrage - M.Sc.-Abschlussarbeiten o M.Sc.-Studiengang Elektro- und Informationstechnik o andere M.Sc.-Studiengänge auf Anfrage - B.Sc.-Projektarbeiten o B.Sc.-Studiengang Informations- und Kommunikationstechnik o andere B.Sc.-Studiengänge auf Anfrage Telefon: FAX: Internet: Buslinie(n): 515 Haltestelle: FernUniversität

2 Am Lehrgebiet Prozesssteuerung und Regelungstechnik (LG PRT) und am Arbeitsgebiet Mechatronische Systeme (AG MS) wird vorwiegend im Bereich der mobilen Roboter (Bodensysteme und Fluggeräte) und spezieller Gebiete der Mechatronik wissenschaftlich geforscht. Zudem werden Verfahren der modernen Regelungstechnik weiterentwickelt und erprobt. Hierbei kommen bei praktischen Anwendungen meist eingebettete Systeme ( embedded control ) auf Mikrorechnern und digitalen Signalprozessoren zum Einsatz. Auch softwaretechnische Aspekte finden in diesem Umfeld eine Berücksichtigung. Ebenso werden Problemstellungen der technischen Mechanik bei unseren wissenschaftlichen Arbeiten untersucht. Zudem ergeben sich auch stets Themen im Umfeld von multimedialen Pilotprojekten zur Internet-basierten Lehre und zu ingenieurtechnischen Praktikumsversuchen. Insgesamt ergeben sich derzeit Themenstellungen zu folgenden Forschungsbereichen: 1. Regelungstechnik und mobile Robotik 2. Entwicklung von Flugsystemen 3. Sensoren und Sensordatenverarbeitung 4. Technische Mechanik 5. Multimediale und Internet- basierte Lehre 6. Softwaretechnik Im Rahmen von wissenschaftlichen Abschlussarbeiten besteht für Studierende die Möglichkeit, an unseren Forschungsschwerpunkten mitzuarbeiten. Studierende anderer Studiengänge können nach Maßgabe der für sie gültigen Prüfungsordnung ebenfalls an unseren Projekten mitwirken. Seite 2 von 11

3 Die aktuell zu vergebenden Themenstellungen können Sie in Kurzform dieser Liste entnehmen. Bitte wenden Sie sich bei Interesse an einem dieser Themen direkt an den jeweils genannten Betreuer, von dem Sie dann detaillierte inhaltliche Auskünfte zum Thema erhalten. Rufnummern der Sekretariat: ) Herrn Dipl.-Ing. Bahnik ) Herr Dr.-Ing. Ulrich Borgolte ) Herr Prof. Dr.-Ing. Michael Gerke ) Herr Dipl.-Ing. František Jelenciak Herr Prof. Dr. rer.nat. Horst Klepp ) Herr Dr.-Ing. Ivan Masár ) Herr Dipl.-Ing. Peter Seibold Herr M.Sc. Naef Al-Rashedi ) Seite 3 von 11

4 1. Aufgabenbereich: Regelungstechnik und mobile Robotik Thema 1.1.: Vision-basierte Kollisionsvermeidung für den mobilen Kleinroboter FAAK Der mobile Roboter F.A.A.K. ist ein kleiner Experimentalroboter mit einem Vision-System (Kamera und Bildverarbeitung), der am Lehrgebiet entwickelt wurde. Das Hauptziel dieser Abschlussarbeit ist der Entwurf von Vision-basierten Algorithmen für eine Hindernisvermeidung des Roboters. Die Entwürfe werden mit Hilfe eines virtuellen Robotermodells in MATLAB/Simulink getestet. Herr M.Sc. Naef Al-Rashedi (ET-IT oder INF) MATLAB/Simulink Kenntnisse der Regelungstechnik Thema 1.2.: Entwurf einer erweiterten Zustandsregelung für Inselwechselrichter Zu einer photovoltaischen Anlage, die unter stark variabler Last arbeitet, soll eine stabilisierende Regelung für spezielle Betriebszustände entwickelt werden. Hierzu sind Untersuchungen in Theorie und Simulation anzustellen, welche die speziellen Betriebsmodi nachbilden und einen regelungstechnische Lösungsansatz erschließen. Hierzu kommen Verfahren der erweiterten Zustandsregelung in Betracht; speziell zu berücksichtigen sind die Effekte von integrierten Abtastsystemen. Herr Prof. Dr.-Ing. Michael Gerke MATLAB/Simulink Kenntnisse der Regelungstechnik Seite 4 von 11

5 2. Aufgabenbereich: Entwicklung von Flugsystemen Thema 2.1: Web-basiertes System für Daten-Verteilung und Visualisierung Bei dieser Arbeit soll ein modulares Web-basiertes System entwickelt werden, das die Verteilung und Visualisierung der aktuellen Daten von einem Luftschiff für mehrere Client-Stationen über Internet ermöglichen wird. Diese Arbeit besteht von Entwurf und Implementierung einer Web-basierte Client Server Architektur, die aktuelle Position des Luftschiffes und weiteren Daten an einer geodätische Karte zu darstellen ermöglichen wird und online video stream Übertragungssystem mit einem Nachrichten-Verteilungssystem integrieren wird. Der Client Teil sollte auch als sogenannte Apps für Android-basierte Smartphones und Tablets entwickelt werden. Weitere Erweiterungs-Module werden bestimmt. Zeitaufwand Herr Dipl.-Ing. P. Bahnik D2 Java SE/EE, PHP oder Microsoft.NET Plattform (C#) Thema 2.2: Erweiterungs-Module für ein iasc interactive Airshipcontrol GIS System eines autonomes Luftschiffes Bei dieser Arbeit soll vorhandenes iasc GIS-System (basiert auf Nasa World Wind Project), das für Darstellung der aktuellen Position eines Luftschiffes entwickelt wurde, um neue nutzbare Module erweitert werden. Diese Arbeit besteht von Implementierung eines WMS - Web Map Service Modul für das iasc System, der mehrere Karten-Daten (z.b. Open Street Map Layer, geodetische Karten und Satelit-Karten) integrieren und darstellen könnte. Weitere Erweiterungs-Module werden bestimmt. Zeitaufwand Herr Dipl.-Ing. P. Bahnik D2 Java SE eventuell auch C++ Seite 5 von 11

6 Thema 2.3.: Bahnplanung für ein Luftschiff unter Berücksichtigung von Sperrgebieten Im Rahmen dieser Arbeit soll eine vorhandene Bahnplanungsstrategie unter Berücksichtigung von eingeschränkten/verbotenen Flugbereichen weiter entwickelt werden. Diese soll die Funktionalität des bestehenden Bahnplaners ergänzen. Dabei sollen die Teilaspekte der Definition von Sperrgebieten in vorhandenen digitalen Karten durch den Anwender, der Suche nach einer alternativen optimalen Flugtrajektorie und der Vermeidung der dynamischen Hindernisgebiete bearbeitet werden. Herr M.Sc. Naef Al-Rashedi (ET-IT und INF) MATLAB Thema 2.4.: Aufbau eines Radar-Entfernungssensors mithilfe eines ATLAS-Boards Zu einem bestehenden Radar-Board (ATLAS) soll eine Controller-Platine mit einem DSP entwickelt werden. Derzeit gibt das ATLAS-Board einen Spannungsverlauf aus, welcher mithilfe geeigneter Filter und einer FFT weiterverarbeitet und ausgewertet werden soll. Die Geräte sollen zu einer Einheit zusammengefasst werden, welche die Messdaten numerisch über eine USB-Schnittstelle liefert. Vorkenntnisse: Herr Dr.-Ing. Ulrich Borgolte Hardware-Kenntnisse Seite 6 von 11

7 3. Aufgabenbereich: Sensoren und Sensordatenverarbeitung Thema 3.1. : Recherche zum Optischen Fluss Die Gesamtthematik zu den Verfahren des Optischen Flusses soll aufbereitet und relevante Beiträge zusammengefasst werden. Dabei sind folgende Aspekte zu recherchieren: Klassifizierung (z.b. region matching, differential methods ) Zusammenfassung relevanter Verfahren Anwendungsbereiche (z.b. Bewegungserkennung, Mustererkennung, insbesondere Einsatz bei Flugsystemen) Bedeutung der Fehlermaße (Winkelfehler etc.) Grenzen der bisherigen Verfahren (z.b. Intensitätsänderung, maximale Verschiebung) Herr Dipl.-Ing. P. Seibold B.Sc., D1, (eventuell auch: ) geringe Präsenzphase Thema 3.2.: Neuronale Netze für die Bildverarbeitung und ihre Realisierung in digitaler HW (FPGA) Für die Bildanalyse und Auswertung bieten die neuronalen Netzwerke viele Möglichkeiten und vor allem eine ähnliche Art der Handhabung mit den Bilddaten wie bei den Menschen oder Tieren. Ihre Implementierung ist jedoch rechnerisch sehr aufwendig, wenn es sich um Neuronale Netze mit einer größeren Anzahl der Neuronen handelt. Die heutige digitale HW (FPGAs) ermöglicht die Implementierung der neuronalen Netze mit einer Neuronenzahl, welche gegen die Anzahl der realen Neuronen des Nervensystems einfacherer Lebensarten (z.b. Insekten) strebt. Im Rahmen dieser Arbeit sollten für die Bildverarbeitung geeignete Netzstrukturen analysiert werden und für die bestehende HW (Xilinx) optimiert werden. Herr Dr.-Ing. Ivan Masár MATLAB/Simulink, VHDL Vorkenntnisse: mind. die Grundlagen der digitalen Logik und von FPGAs Seite 7 von 11

8 Thema 3.3.: Sensor- und Messtechnik für Rohrschweiss- und Profilieranlagen (Studie) In Rohrschweiss- und Profilieranlagen sind einige fertigungstechnische Parameter nur schwierig zu erfassen. Diese betrifft die nahtbezogene Lageerkennung und die Detektion von Stoßkanten. Hierzu sollen Prozessverläufe analysiert und messtechnisch relevante Sensorsysteme identifiziert werden. Herr Prof. Dr.-Ing. Michael Gerke D1, B.Sc. (eventuell auch ) ab 10/2012 Thema 3.4.: Einsatz von bodeneindringender Sensorik (Studie) Im Rahmen dieser Arbeit soll mögliche Sensorik recherchiert und evaluiert werden, welche für Einsatzszenarien mit Aufklärungsdrohnen zur bodennahen und bodeneindringenden Erkundung von Landschaften und Geländemerkmalen genutzt werden können. Herr Prof. Dr.-Ing. Michael Gerke D1, B.Sc. Seite 8 von 11

9 4. Aufgabenbereich: Technische Mechanik Thema 4.1.: Optimierung der Lastverteilung Optimierung der Lastverteilung bei einem Tragmast mit Vierpunktstützung in Abhängigkeit von der eingeleiteten Last an einer Stützstelle Herr Prof. Dr. H. Klepp (nach Absprache) geringe Präsenzphase gute Kenntnisse in der Technischen Mechanik Seite 9 von 11

10 5. Aufgabenbereich: Multimediale Lehre und Praktika Thema 5.1.: Echtzeitsimulator für den mobilen Roboter FAAK und seine Anbindung zum Player/Stage Das Simulationsmodell des mobilen Roboters FAAK wird schon seit mehreren Jahren in unserem Roboterwettbewerb eingesetzt. Nun sollte sein Simulationsmodell als Echtzeitsimulation mit Hilfe von xpc-target (Toolbox für Matlab/Simulink) umgesetzt werden. Außerdem sollte für den Roboter ein Simulationsmodell in der Form eines Player/Stage-Treibers entwickelt werden, welches dann für den Roboterwettbewerb eingesetzt werden kann. Herr Dr.-Ing. Ivan Masár Matlab, C/C++ geringe Präsenzphase keine Thema 5.2: Entwicklung eines mobilen Praktikumsversuches für Regelungstechnik Es sollte ein preiswerter mobiler Praktikumsversuch entwickelt werden, der als ein Regelstrecken- Generator funktioniert. Die Simulation der Regelstrecke wird in einem MSP430-Mikrocontroller von Texas Instruments durchgeführt. Die automatische Codegenerierung für den Regelstrecke-Simulator wurde bereits in einer MA entwickelt. Bislang wurde ein Experimenter-Kit mit dem Mikrocontroller verwendet, der jedoch durch eine neue HW, welche im Rahmen der Arbeit entwickelt wird, ersetzt werden soll. Außerdem sollen die Algorithmen für automatische Auswertung der Praktikumsversuche entworfen werden. Herr Dr.-Ing. Ivan Masár Matlab, C/C++ geringe Präsenzphase Mikrocontroller- und HW-Kenntnisse erforderlich Thema 5.3: Weiterentwicklung eines Praktikumsversuches zur digitalen Filterung In dieser Arbeit soll ein bestehendes on-line Praktikum zur digitalen Filterung verrauschter Messwerte unter verschiedenen Aspekten überarbeitet werden: Integration neuer Funktionen Fehlerbeseitigung Konzipierung weiterer Praktikumsaufgaben Herr Dr.-Ing. Ulrich Borgolte D1, (ggf. ) C/C++, Java C++, Java, MATLAB Seite 10 von 11

11 6. Aufgabenbereich: Softwaretechnik Thema 6.1: Entwicklung eines Software-Frameworks für automatische Generierung von Echtzeitprogrammen für die C2000 DSP Matlab/Simulink und Real-Time Workshop ermöglichen eine automatische Codegenerierung für die C2000 DSPs von Texas Instruments. Allerdings wird dabei nicht der DSP/BIOS für diese Prozessorreihe unterstützt. Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines Software-Frameworks, mit deren Hilfe die in Simulink entwickelten Algorithmen in bestehende DSP/BIOS-basierte Projekte eingebunden werden können. Herr Dr.-Ing. Ivan Masár Matlab, C/C++ geringe Präsenzphase Kenntnisse der C2000-Architektur wären ein Vorteil Thema 6.2.: Entwicklung und Realisierung eines Multi-Protokoll-basierten und leicht wiederverwendbaren Kommunikationsmodul für autarke Roboter Mobile Roboter werden heutzutage in den verschiedensten Situationen als Ersatz für den Menschen und zu dessen Schutz eingesetzt. Ein immer wiederkehrender Aspekt hierbei ist die Sicherstellung der Übertragung der aufgenommenen digitalen Information und Steuerbefehle. Deshalb soll ein Multi- Protokoll-fähiges Kommunikationsmodul in der Form eines AddOns für das in der Entwicklung befindliche prtos entwickelt und realisiert werden. Zeitaufwand Herr Dipl.-Ing. Pavol Bahnik D2 Linux oder Android oder Windows CE, Java SE Seite 11 von 11