Aktuelle Forschungsprojekte

Räumliche Aktorik auf der Basis von wechselwirkenden elektrostatischen Effekten und deren Kontrolle

Projektträger

Deutsche Forschungsgemeinschaft e.V. (DFG)

 

Projektzeitraum

2020 -     2022  

 

Projektbeschreibung

Aus dem Stand der Technik für elektrostatische Aktoren ergibt sich, dass das elektrische Feld nach wie vor das vielversprechendste Antriebsprinzip in der Mikrosytemtechnik ist und es viel mehr Ansätze als nur Kamm-Antriebe und digitale Parallel-Platten-Aktoren gibt. Bislang wurden aber zumeist einzelne elektrostatische Effekte untersucht. Interaktionen wurden nur berücksichtigt, wo dies zwingend notwendig war, wie beim Pull-In Effekt. Gründe hierfür könnten das einfache und zumeist eindimensionale Design für diskrete Effekte, die Bevorzugung von kaskadierten Aktoren für komplexe Antriebssteuerungen, die Komplexität der Wechselwirkungen von elektrischen Feldern im Raum und insbesondere die weitgehend getrennte Forschung im Bereich der „trockenen“ Domäne MEMS und der „nassen“ Domäne Mikrofluidik sein. Dieses Projekt verfolgt das Ziel verschiedene Antriebseffekte des elektrischen Feldes auf Festkörper und Flüssigkeiten in einem Aktorkonzept zusammenzufassen, das auf einer frei beweglichen Plattform auf einer flüssigen Lagerung beruht. Es adressiert sowohl große Bewegungsbereiche als auch die präzise Feinjustierung. Es zielt auf ein besseres Verständnis der Kopplung verschiedener Effekte ab. Dazu sind klassische Platten-Aktoren und flüssige Dielektrika im selben einstellbaren elektrischen Feld angeordnet. Digitale, multistabile wie fein kontrollierbare Effekte sind hier zusammengefasst. Inhärente Sensoren zur Ortsbestimmung sind in Form der differentiellen Kapazitäten vorhanden, die Aktor-Elektroden können hierzu entsprechend genutzt werden. In der erste Phase des SPP ist ein Demonstrator zur Kombination von vier Effekten geplant. Er umfasst eine flüssige Lagerung, die übliche Feder ersetzt und kombiniert „trockene“ und „nasse“ elektrostatische Effekte, inklusive der Erforschung einer Gesamt-Steuerung, die auch die spezifischen Querempfindlichkeiten berücksichtigt. Aus diesem Grund arbeiten hier ein Fachgebiet für Mikrosystemtechnik und für Regelungstechnik zusammen. In der zweiten Phase ist eine Erweiterung der Freiheitsgrade und die Integration weiterer Aktorik-Effekte geplant.

 

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Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Lehrstuhl für Regelungstechnik

Kick and Catch – kooperative Mikroaktoren für frei bewegliche Plattformen

Projektträger

Deutsche Forschungsgemeinschaft e.V. (DFG)

 

Projektzeitraum

2019 -     2022  

 

Projektbeschreibung

In Kooperation mit den Universitäten Bochum und Freiburg, sowie der Jade Hochschule werden im  DFG-Projekt Kick & Catch multistabile Systeme untersucht, in welchen der Übergang von Objekten im Mikro-/Millimeterbereich zwischen mehreren Ruhelagen gezielt geregelt werden soll. Neuartig ist hierbei die Realisierung mittels freier Bewegung und die Aktuierung durch kooperative Mikroaktoren. Es werden zwei Systeme unterschiedlicher Bauart betrachtet, die jeweils multiple Ruhelagen in der vertikalen Position oder dem Drehwinkel des Objekts aufweisen. In beiden Fällen wird die freie Bewegung durch einen piezoelektrischen oder elektrostatischen Kick initiiert und elektromagnetisch in der gewünschten Endlage aufgefangen.

Neben der multiphysikalischen Modellierung und Ordnungsreduktion liegt der Fokus des Projekts auf der Erforschung effizienter Algorithmen zur optimalen Trajektorienplanung und nichtlinearen Regelung dieser Systemklasse. Dafür sollen Methoden der Modellprädiktiven Regelung und Verfahren des maschinellen Lernens zum Einsatz kommen. Darüber hinaus soll der Energieverbrauch über ein Co-Design minimiert werden, indem variable Systemparameter zusammen mit dem internen Regler optimiert werden.

 

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Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Lehrstuhl für Regelungstechnik

WZE-ProFi

Projektträger

Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V.  (AiF)

 

Projektzeitraum

2018 - 2020

 

Projektbeschreibung

Das Projekt WZE-ProFi ist ein Kooperationsprojekt des Lehrstuhls Regelungstechnik der Universität Augsburg mit der ATOMA Gesellschaft für automatische Waagen GmbH. Das Ziel des Projektes ist die Erhöhung des Durchsatzes eines industrielles Wägesystems mit Methoden der Modellbildung und Filterung. Dazu werden in Kooperation mit dem Projektpartner ATOMA verschiedene Wege der Modellierung der Systeme erprobt und darauf basierende Filter aufgebaut. Besonderes Augenmerk soll im Projekt auf der Adaption der erstellten Systeme für unterschiedliche Umgebungsanforderungen liegen. Dazu müssen die Filter in verschiedenen Testszenarien (zuerst offline und später online) untersucht und verglichen werden. Kriterien sind neben der Verkürzung der Wägezeit auch der Ressourcenverbrauch auf der Recheneinheit einer Wägezelle und das schnelle Erkennen von Fehlern und Störungen im System. Das Projekt soll die Grundlage für weitere Entwicklungen der Kooperationspartner bereitstellen und wird im Rahmen der Förderung des Zentralen Innovationsprogrammes Mittelstand unterstützt.

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Lehrstuhl für Regelungstechnik

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