Komplexe Dynamische Systeme (CDS) – Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik

Komplexe Dynamische Systeme (CDS)

Die Forschungsgruppe für Komplexe Dynamische Systeme beschäftigt sich mit der Modellierung, Simulation, Analyse, Optimierung, Steuerung und Regelung komplexer dynamischer Systeme sowie der Bildverarbeitung, Multisensorfusion und kognitiven Robotik. Die Ziele unserer Forschung sind Verbesserungen des Systemverhaltens hinsichtlich der dynamischen Eigenschaften, der Genauigkeit, der Robustheit, der Zuverlässigkeit und der Flexibilität sowie eine Erhöhung der Produktivität und Ressourceneffizienz (Energie- und Rohstoffeinsatz) bei gleichzeitiger Minimierung der Systemkosten.

Darüber hinaus werden Methoden und Algorithmen entwickelt, die den Systemen ein gewisses Maß an kognitiven Fähigkeiten verleihen. Ein spezieller Fokus liegt dabei in der Bildverarbeitung und Sensorfusion zur Wahrnehmung von Strukturen und Objekten, so dass Roboter und Maschinen in einem gewissen Rahmen selbstständig handeln und daraus lernen können. Dies ebnet den Weg zur hochflexiblen automatisierten Fertigung mit dem Roboter als intelligentes Werkzeug und zu neuen Servicerobotern in unterschiedlichsten Bereichen des Lebens. Unsere Kompetenz liegt dabei auf den Gebieten sichere Navigation, 2D und 3D Aufmerksamkeitsmethoden, Objektmodellierung, Erkennung von Objektklassen, Affordanz-basiertes Greifen, dynamische kollisionsfreie echtzeitfähige Bahnplanung, Systemoptimierung, adaptive Steuerung und lernende Regelung.

Unsere Forschungsaktivitäten sind generell darauf fokussiert, dass im Gegensatz zur bloßen Aneinanderreihung von optimierten Teilsystemen der Entwurf eines komplexen dynamischen Gesamtsystems ein durchgängiges Denken in Systemen erfordert. Daher sind eine systematische Analyse und ein umfassendes Verständnis der Wechselwirkungen von der Konstruktion über die Aktorik und Sensorik bis hin zur informations- und automatisierungstechnischen Umsetzung unter Berücksichtigung der Möglichkeiten moderner adaptiver lernender Verfahren integraler Bestandteil unserer Forschungsaktivitäten. Wir konzentrieren uns dabei auf eine systematische physikalisch-basierte Modellierung und nutzen die Modellinformation gemeinsam mit geeigneten datenbasierten Ansätzen im Rahmen der Systemanalyse und des Systementwurfes. Darüber hinaus spielt die Erfüllung von harten Echtzeitanforderungen und Fragen der Robustheit und Zuverlässigkeit im Rahmen unserer Forschungsaktivitäten eine wesentliche Rolle.

Nichtlineare Systeme

Das Forschungsfeld Nichtlineare Systeme beschäftigt sich mit der Methodenentwicklung und der praktischen Umsetzung von Beobachter- und Regelungsstrategien für Systeme mit maßgeblich nichtlinearem Verhalten. Wie in den anderen Forschungs­feldern liegt auch hier ein Fokus auf der praktischen Umsetzung der Methoden in realen (industriellen) Aufgabenstellungen. Weiterlesen →

Verteilt-parametrische Systeme

Im Fokus dieses Forschungsfeldes stehen Entwicklung und praktische Anwendung regelungstechnischer Methoden, die direkt auf Basis verteilt-parametrischer Modelle entworfen werden. Die mathematische Modellbeschreibung sowie der Entwurf von Regelungskonzepten erfolgen hierbei mit Hilfe partieller Differentialgleichungen. Weiterlesen →

Vision for Robotics

Wir bringen Robotern das Sehen bei. Dazu entwickeln wir Methoden zur Wahrnehmung von Strukturen und Objekten, so dass Roboter handeln und daraus lernen können. Dies ebnet den Weg zu automatisierter Fertigung und Haushaltsrobotern, die das tägliche Leben erleichtern. Die Lösungen entwickeln den Ansatz des situierten Sehens: Wahrnehmung wird an das Wissen von der Aufgabe, der Domäne und des Roboters gebunden. Weiterlesen →

Optimale Systeme

Im Forschungsfeld Optimale Systeme werden Methoden der mathematischen Optimierung zur Lösung verschiedenster regelungstechnischer Aufgabenstellungen theoretisch entwickelt und praktisch angewandt. Typische Forschungsthemen sind Zustands- und Parameterschätzung, Trajektorienplanung und modellprädiktive Regelung. Weiterlesen →

Produktionssysteme

Im Forschungsfeld Produktionssysteme werden regelungstechnische Methoden für komplexe Anwendungen in produzierenden Systemen und der produzierenden Industrie eingesetzt und weiterentwickelt. Ziele wie höchste Produktqualität, effiziente Nutzung von Ressourcen, Kosteneinsparung und Umweltfreundlichkeit stehen dabei im Vordergrund. Weiterlesen →