Brennstoffzellen sind ein innovatives System zur Realisierung von dezentralen Wärmekraftkopplungsanlagen. Die HEXIS Solid-Oxid-Zellen, welche direkt Erdgas verbrennen können, sind dazu ideal geeignet. Es handelt sich um den Leistungs bereich für einen grossflächigen Einsatz in Einfamilienhäusern. Ein als Energiemanager bezeichnetes intelligentes Steuer- und Leitsystem sorgt dafür, dass die Anlage in Bezug auf Energieverbrauch und schonenden Betrieb ständig optimal gefahren wird. Die Automations-Einrichtung muss langfristig Parameter des beheizten Gebäudes automatisch identifizieren, damit die Anlage mit vertretbarem Aufwand installiert und in Betrieb genommen werden kann.

Im Rahmen dieser PA sollen Teile dieser Aufgaben bearbeitet und als Programme (simulink) realisiert werden. Dabei sind moderne Regel- und Steuermethoden, wie Fuzzy-Control, Neuro-Fuzzy-Systeme und Prozessbeobachter, ein virtuelles Haus, ..., zu verwenden. Ihre Eignung soll durch Simulation geprüft und in einer zweiten Phase in die Zielhardware implementiert werden.

Aus der Fülle der anstehenden Aufgaben seien hier drei herausgegriffen:

1. Regelstrategien für die Brauchwarmwasseranlage , Verbraucherprädiktion. 2. Energiebedarfsprognose für ein Gebäude erstellen, Prädiktion mit Hilfe von Klimadaten. 3. Simulink-Modell eines Gebäudes (virtuelles Haus) erstellen und ins Konzept einbinden.

Tuchschmid, Frauenfeld
Neuweiler, Kreuzlingen

In einem Güterbahnhof werden normierte Container, Gewicht bis 30 t, von LKWs auf Eisenbahnwagen und umgekehrt umgeladen. Diese Arbeit übernimmt ein Container- Umschlaggerät, das unterhalb der Bahnfahrleitung operiert und zur Zeit von zwei Industriepartnern entwickelt und als Prototyp realisiert wird. Der Betriebsablauf sieht grob skizziert wie folgt aus: Die erste Phase des Umladevorganges besteht im Positionieren des Gerätes über den Container und Greifen des Containers. Danach erfolgt die Transportphase zur Ablagestelle. Zuletzt muss der Container erneut am Ablageplatz an Haltevorrichtungen genau positioniert und abgeladen werden. Der Umschlagvorgang wird semi-automatisch ablaufen. Zunächst nähert sich das Gerät durch Handbedienung (per Joystik) dem Container. Danach übernimmt die Automatik die Feinpositionierung des Gerätes und die Greifbewegung. Diese erste Betriebsphase wird zunächst realisiert.

Im Rahmen der Projektarbeiten soll der automatische Ablauf der Such- und Positionier bewegung des Greifers zunächst für Laborversuche konzipiert, getestet und später realisiert werden. Hierzu gehören: Konzept, Eignungstest mit den Sensoren, der Suchalgorithmus für den Zielpunkt und die Positionierung des Greifarmes am Greifpunkt des Containers. Das Zusammenspiel zwischen Handbedienung und Automatik muss genau studiert und es sind Lösungen auszuarbeiten. Der ganze Betriebsablauf wird überwacht und gesteuert voraussichtlich durch SPS.

Die Schwerpunkte dieser Projektarbeit sind wie folgt gesetzt: PA I.2 : Rechnerkonzept mit SPS entwerfen, Testversuche im Labor fahren (zusammen mit der Schwester PAI.1)

Mittels einer Web - Cam soll ein einfaches Gerät zur Blickbewegungsregistrierung aufgebaut werden. Um auch bei dunkler Augenfarbe (Iris) die Pupillenmitte eines bewegten Auges registrieren zu können, muss die Pupille mit einer speziellen Optik hell dargestellt werden (vgl. rote Augen bei Blitzfotos). Um dies zu gewährleisten, ist eine Regelung aufzubauen, mit der aus einer Matrix von LEDs jene ausgewählt wird, die eine optimale Beleuchtung der Pupille gewährleistet.

Die Arbeit besteht aus Anteilen zu ca. 60% Software und 40% Hardware.

Arbeitsort:

Ein kleinerer Teil der Arbeit muss an der ETH, Institut für Hygiene und Arbeitsphysiologie, Clausiusstrasse in Zürich durchgeführt werden.

Im ParaCare-Zentrum der Uniklinik Balgrist wurde der Therapieroboter "Lokomat" entwickelt, der kürzlich einen Preis eines Technologiewettbewerbes gewann. Mit diesem Gangroboter können Querschnittgelähmte auf dem Laufband trainieren, um das Gehen wieder zu lernen. Ein erster Prototyp wird bereits mit Patienten eingesetzt. Auf unsere Empfehlung wird der Lokomat mit der Echtzeitsoftware XPC-Target von Mathworks betrieben, mittels Host- und Target-PC. Diese Software verwenden wir im RT-Labor für "Hardware-in-the loop"-Simulationen.

Ziel der PA: Die Funktionen des Laufbandes sollen nun auch in XPC-Target realisiert werden.

Ein neues Konzept für den Umschlag von Containern in Güterbahnhöfen wird von den Firmen Neuweiler und Tuchschmid vorgeschlagen. Container verschiedener Grössen sollen von Eisenbahnwagen auf Lastwagen und umgekehrt verschoben werden. Das vorgeschlagene Containerumschlaggerät besteht aus zwei auf Schienen laufenden Teilkranen. Für des Greifen der Container müssen die beiden Teilkrane auf die richtige Distanz zueinander und zu den jeweiligen Referenzpunkten am Container gebracht werden.

Ziel der PA: Evaluation und Untersuchen von geeigneten Positions-Messsystemen unter harten Umgebungsbedingungen. Vorschlag für eine Realisierung und Tests am System. Vorschlag für den mechanischen Aufbau eines zweiteiligen Kransystem-Modelles an dem regelungstechnisch optimale Positionierungen getestet und weitere Untersuchungen durchgeführt werden können. Durchführung von Simulationen mit entsprechender Auswertung.

Von Studenten sind 2 Vorschläge eingegangen, die sich eignen würden, um eine PA in Form einer Machbarkeitsstudie durchführen zu können. Erst diese Machbarkeitsstudie wird dann aufzeigen, ob sich ein weiterer Aufbau realisieren lässt:

R. Gächter, R. Reiner: Einzelrad-Regelungen von Modellfahrzeugen mit diversem Untersuchungspotential.

D. Fahrni, M. Svoboda: Jongliermaschine

Dabei sind die Rahmenbedingungen vorerst völlig offen: Komponenten wie z.B. mechanischer Aufbau, Stellglieder, Messglieder, Testvorrichtungen müssen definiert, evaluiert und nötigenfalls selbst hergestellt werden auf Grund theoretischer Überlegungen, Berechnungen und Simulationen. Dabei sind sinnvolle Leistungen, notwendige Bandbreiten, finanzielle Aspekte etc. zu berücksichtigen. Die entsprechenden Regelungskonzepte für die diversen Regelungen sollen entworfen und ev. entsprechend realisiert werden.