Functional Safety Control

Functional Safety Control

Vision

Beim Entwurf von Automatisierungen für sicherheitskritische technische Systeme müssen nach ISO 262622 oder IEC 61508 eine Vielzahl an Tests durchgeführt werden, um die Absicherung verwendeter Regelungen und Algorithmen gegen Unsicherheiten der realen Welt zu zeigen. Mit der Zunahme an hochautomatisierten Funktionen stoßen klassische Produkt- und Systemabsicherungsverfahren vermehrt an ihre Grenzen. Ziel der Forschungsgruppe Functional Safety Control ist es deshalb, bereits sehr früh im Entwurfsprozess der Automatisierung Methoden zu etablieren, die das physikalische Verhalten des technischen Systems und dessen Unsicherheiten berücksichtigen, um somit sichere bzw. garantierte Aussagen über das Gesamtsystemverhalten zu treffen. Dadurch ist es möglich, den Absicherungsaufwand im Entwurfsprozess zu verringern.

Vorausschauende sichere Planung und optimale Ausnutzung der Redundanz technischer Systeme

Ein Forschungs-Fokus sind aktuell sichere modellbasierte Trajektorienplanungs-Verfahren. Das Ziel ist dabei, das Verhalten eines Systems unter zuvor festgelegten Performanz-Kriterien zu bestimmen. Methodische Ansätze, wie die Berechnung von Erreichbarkeitsmengen, ermöglichen vorauschauend das technische System so anzusteuern, dass bereits in der Verhaltensplanung Unsicherheiten explizit berücksichtigt werden, sodass die Sicherheit des Systems garantiert werden kann. Bei dieser Gesamtsystembetrachtung werden dynamische Nichtlinearitäten und Unsicherheiten des kaskadierten Systems in den Planungsalgorithmus integriert. Insbesondere stehen dabei überaktuierte Systeme im Mittelpunkt der Forschung, welche eine Systemklasse mit einer hohen Anzahl von Antriebs- oder Bewegungsfreiheitsgraden darstellen, um die Performanz und die Sicherheit durch gegebene aktorische Redundanz zu optimieren. Ein weiterer Forschungs-Schwertpunkt ist deshalb der Regelungsentwurf und die Steuerung dieser überbestimmten technischen Systeme. Unter Beibehalt einer sicheren und anforderungsorientierten primären Funktion werden dabei zusätzliche Performanz-Eigenschaften, wie beispielsweise der Energieverbrauch, durch das Entwurfsverfahren integriert. Derzeit betrachtete Anwendungsgebiete sind allradgelenkte Fahrzeuge, Nanopositionier-Aktoren, Transportroboter und Multi-Roboter-Systeme.

Wissenschaftliche Mitarbeiter

Manuel Schwartz

Forschungsgruppenleiter

Forschungsgebiet:
Überbestimmte Regelungssysteme und -methoden

   

Christopher Bohn

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Forschungsgebiet:
 

Florian Siebenrock

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Forschungsgebiet:
Funktional sichere Trajektorienplanung für mobile Roboter

Xin Ye

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Forschungsgebiet:
Kooperation gekoppelter Multi-Roboter-Systeme

Andreas Zürcher

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Forschungsgebiet:
 

Ben-Micha Piscol

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Forschungsgebiet:
 

   

 

Studentische Mitarbeiter

Timo Staudt

Planung und Aufbau eines allradgelenkten Fahrzeugdemonstrators

Samuel Mauch

Planung und Aufbau eines allradgelenkten Fahrzeugdemonstrators

Nils Daub

Bereitstellung  von Informationen über dynamischer Hindernisse für eine Trajektorienplanung

Yuying Zhao


Weiterentwicklung einer Optimierungsmethode durch Dimensionsreduktion und Nullraum-Abstieg
 

Andreas Hellmuth


Echtzeitfähige Roboteransteuerung im Bereich Multi-Roboter-Fertigungssystem

Pia-Lucia Jonitz


Einführung in HJ Erreichbarkeit

 

Aktuelle Ausschreibungen für studentische Hilfskräfte sind hier zu finden.

 

Abschlussarbeiter

Tobias Hetzner

Masterarbeit

Modellprädiktive Trajektorienplanung unter Verwendung von Distanztransformationen

Kristian Dimitrov

Masterarbeit

Analyse überaktuierter Systeme hinsichtlich der Verkopplung stark heterogener Stellglieder

Thomas Alexander Theuss Villanueva

Bachelorarbeit

Implementierung und Analyse verschiedener Regelungsalgorithmen an hybriden Nanopositioniersystemen

Nils Daub

Masterarbeit

Modellprädiktive Trajektorienplanung unter Verwendung von verifizierten Motion Primitives

Patrick Armbruster

Masterarbeit

Verifizierte Trajektorienplanung mittels linear zeitvarianter modellprädiktiver Regelung

Leonard Diederich

Masterarbeit

Formal verifizierte Suchraumkonstruktion zur Planung von sicheren Trajektorien für automatisierte Fahrzeuge

Felix Üffing

Masterarbeit

Entwurf einer robusten, modellprädiktiven Fahrzeugführungsregelung für ein allradgelenktes Fahrzeug unter Stabilitätsgarantien

Philipp Reis

Masterarbeit

Bestimmung garantiert erreichbarer Mengen zur optimierungsbasierten Fahrzeugführung unter Berücksichtigung von Parameterunsicherheiten

Eric Pihuave

Bachelor/-Masterarbeit

Aufbau eines Simulationsmodells für physisch gekoppelte Roboter in Fertigungsszenarien

Yuying Zhao

Masterarbeit

Optimierung der kooperativen Handlung für ein Multi-Roboter-Fertigungssystem durch Dimensionsreduktion und Nullraum-Abstieg

Nicolai Tschuch

Masterarbeit

Modellierung und regelungstechnische Kompensation nichtlinearer mechanischer Effekte innerhalb eines hybriden Nanopositioniersystems

   

Publikationen der Forschungsgruppe


2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013