Ermüdungsanalyse mit Pro/Mechanica am Beispiel einer Förderschnecke

Der Trend auch für schnelle, zeitkritische Regelungsaufgaben geht zunehmend in Richtung Feldbusse und Industrial Ethernet. Dem unbestreitbaren Nutzen der Kosteneinsparung stehen Probleme gegenüber: Die unsicheren Zeitbedingungen im Netz verschlechtern die dynamischen Eigenschaften digitaler Regelungen in unvorhersehbarer Weise. Diese Arbeit stellt eine praktikable Methodik vor, um die Regelgüte solcher Systeme sicher und aufwandsarm vorherzusagen. / High dynamic, i.e. time-critical automatic feedback control systems are more and more implemented using field bus or industrial ethernet solutions. The cost-efficiency of these approaches is unchallengeable, but they also cause serious technical problems: Uncertain time behavior of data networks so far degrades the dynamic performance of digital closed-loop controls in an unpredictable manner. The research paper introduces a practicable, reliable and straightforward method to forecast the system behavior.

The use of the stiffened panels in the aircraft/aeronautical industry has been growing in the last decades. On the other hand, the exponential growth in the use of composite materials in the last years has had a strong 2/2 influence in these structural components and in the industry in general. In consequence, with this new material unknown characteristics appear, for example new failure mechanisms, producing high complexity when simulation, analysis and testing are performed. For this reason, thanks to the increment in the power of the computers, the use of virtual tests with finite element method has become crucial in the simulation of the components with high structural responsibility. In the same way, the general spread of computational resources has made possible the use of optimization methods in the design process of stiffened panels. Optimization methods are able to find the best design according to some criteria, by modifying different parameters / L'ús de panells rigiditzats a la indústria aeronàutica i aeroespacial ha anat creixent les darreres dècades. Per altra banda, el creixement exponencial de l'ús dels materials compòsits en els últims anys també ha tingut una forta incidència en aquests components estructurals i en la indústria en general. Aquest nous materials fan aparèixer comportaments desconeguts fins al moment, com per exemple l'aparició de nous mecanismes de fallada. Aquests fets provoquen que el càlcul, anàlisi i assaig d'estructures de material compòsit sigui complex. Per aquest motiu, sumat a l'augment de potència de càlcul dels ordinadors, l'assaig virtual amb el mètode dels elements finits ha anat agafant una importància cabdal en el càlcul de components d'alta responsabilitat estructural. De la mateixa manera, l'intent de millorar els panells rigiditzats ha portat a utilitzar mètodes d'optimització. Modificant diferents paràmetres es busca dissenyar panells rigiditzats per realitzar una tasca desitjada de manera òptima

Durant l’últim segle els vehicles ha esdevingut el mitjà de transport per excel·lència. L’ús generalitzat d’aquests vehicles en la nostra societat ha significat una revolució en diferents àmbits com ara les relacions socials, la comoditat i l’economia. Malgrat això, també ha suposat nous inconvenients, com per exemple, un augment de la congestió del trànsit, dels accidents, i de la contaminació atmosfèrica. Recentment, l’agreujament d’aquests fets, especialment en àrees urbanes, juntament amb l’aparició de les tecnologies de la informació i de la comunicació, i una major conscienciació de la societat amb aquestes problemàtiques, ha suposat el desenvolupament dels sistemes de telepeatge en ciutats. L’objectiu d’aquests sistemes és restringir l’accés de vehicles a determinades zones de la ciutat, anomenades “zones de baixes emissions” (LEZ), mitjançant el pagament de peatges en funció de les condicions del trànsit i les emissions del vehicle. Des de la seva implantació, les solucions semblen prometedores. Tot i això, encara son lluny de ser ideals ja que, com s’ha demostrat, afecten la privadesa dels conductors i tenen un alt percentatge d’error en el control de frau. Aquesta tesi té com objectiu proporcionar seguretat i privadesa als sistemes de peatge urbans mitjançant l’estudi de la privadesa i control de frau que ofereixen els sistemes existents. A més a més, basat amb les conclusions d’aquest estudi, es proposen dos nous sistemes de telepeatge per detectar el frau de manera determinista i preservar la privadesa dels conductors mitjançant anonimat revocable. Ambdues propostes permeten dispersar el trànsit procedent de zones amb alta densitat de trànsit amb l’objectiu de reduir les emissions contaminants. En la primera proposta, els conductors paguen en funció de la durada de l’estada a la LEZ, en canvi, en la segona, els conductors paguen d’acord amb trajecte recorregut. També inclouen un estudi de seguretat, privadesa i viabilitat. / Durante el último siglo los vehículos se han convertido en el medio de transporte por excelencia. El uso generalizado de éstos en nuestra sociedad ha significado una revolución en ámbitos como las relaciones sociales y la economía. Sin embargo, también ha supuesto nuevos inconvenientes, como el aumento de la congestión del tráfico y de la contaminación atmosférica. Recientemente, el agravamiento de estos hechos, especialmente en áreas urbanas, junto con la aparición de las tecnologías de la información y de la comunicación, y una mayor concienciación de la sociedad con estas problemáticas, ha supuesto el desarrollo de los sistemas de telepeaje en ciudades. El objetivo de éstos es restringir el acceso de vehículos a determinadas zonas de la ciudad, llamadas "zonas de bajas emisiones" (LEZ), mediante el pago de peajes en función de las condiciones del tráfico y las emisiones del vehículo. Desde su implantación, las soluciones parecen prometedoras. Sin embargo, todavía son lejos de ser ideales ya que pueden afectar a la privacidad de los conductores y tienen un alto porcentaje de error en el control del fraude. Esta tesis tiene como objetivo proporcionar seguridad y privacidad a los sistemas de peaje urbanos mediante el estudio de la privacidad y control de fraude que ofrecen los sistemas existentes. Además, se proponen dos nuevos sistemas de telepeaje para detectar el fraude de manera determinista y preservar la privacidad de los conductores mediante anonimato revocable. Ambas propuestas permiten dispersar el tráfico procedente de zonas con alta densidad de tráfico con el objetivo de reducir las emisiones contaminantes. En la primera propuesta, los conductores pagan en función de la duración de la estancia en la LEZ, en cambio, en la segunda, los conductores pagan de acuerdo con trayecto recorrido. También incluyen un estudio de seguridad, privacidad y viabilidad. / Over the last century, vehicles have become the means of transport par excellence. The widespread vehicle adoption by our societies has been a revolution in terms of social interactions and economy. They undoubtedly bring many benefits, but they also entail some drawbacks such as an increase of traffic congestion and air pollution. Recently, the aggravation of these problems in urban areas and the emergence of the Information and Communication Technologies have led to solutions such as the deployment of Electronic Road Pricing (ERP) systems. The main purpose of these systems is to restrict the access of vehicles to certain city areas, named Low Emission Zones (LEZ), for which a toll is assessed according to traffic conditions and vehicle emissions. Since their adoption, these solutions have proven to be quite promising. However, current proposals are still far from being ideal. While reducing congestion to some extent, they exhibit several shortcomings. They still introduce a significant error percentage in the detection of fraudulent drivers. Moreover, they usually require toll systems to be equipped with cameras that take pictures of all the vehicles that pass through the control points, which may represent a serious privacy threat. This thesis aims at providing security and privacy to new LEZs. Two new urban ERP systems have been proposed with the aim of detecting fraud while preserving drivers’ privacy. They provide a deterministic fraud control and revocable anonymity for vehicles that misbehave. Both proposals allow to disperse traffic from areas with high traffic density with the aim of reducing the pollutant emissions. In the first proposal, drivers pay depending on the duration of the stay in the LEZ. In the second proposal, drivers pay according to the path they have covered. They include a study of security, privacy and feasibility.

Structural Health Monitoring (SHM) is an area where the main objective is the verification of the state or the health of the structures in order to ensure proper performance and maintenance cost savings using a sensor network attached to the structure, continuous monitoring and algorithms. Different benefits are derived from the implementation of SHM, some of them are: knowledge about the behavior of the structure under different loads and different environmental changes, knowledge of the current state in order to verify the integrity of the structure and determine whether a structure can work properly or whether it needs to be maintained or replaced and, therefore, to reduce maintenance costs. The paradigm of damage identification (comparison between the data collected from the structure without damages and the current structure in orderto determine if there are any changes) can be tackled as a pattern recognition problem. Some statistical techniques as Principal Component Analysis (PCA) or Independent Component Analysis (ICA) are very useful for this purpose because they allow obtaining the most relevant information from a large amount of variables. This thesis uses an active piezoelectric system to develop statistical data driven approaches for the detection, localization and classification of damages in structures. This active piezoelectric system is permanently attached to the surface of the structure under test in order to apply vibrational excitations and sensing the dynamical responses propagated through the structure at different points. As pattern recognition technique, PCA is used to perform the main task of the proposed methodology: to build a base-line model of the structure without damage and subsequentlyto compare the data from the current structure (under test) with this model. Moreover, different damage indices are calculated to detect abnormalities in the structure under test. Besides, the localization of the damage can be determined by means of the contribution of each sensor to each index. This contribution is calculated by several different methods and their comparison is performed. To classify different damages, the damage detection methodology is extended using a Self-Organizing Map (SOM), which is properly trained and validated to build a pattern baseline model using projections of the data onto the PCAmodel and damage detection indices. This baseline is further used as a reference for blind diagnosis tests of structures. Additionally, PCA is replaced by ICAas pattern recognition technique. A comparison between the two methodologies is performed highlighting advantages and disadvantages. In order to study the performance of the damage classification methodology under different scenarios, the methodology is tested using data from a structure under several different temperatures. The methodologies developed in this work are tested and validated using different structures, in particular an aircraft turbine blade, an aircraft wing skeleton, an aircraft fuselage,some aluminium plates and some composite matarials plates. / La monitorización de daños en estructuras (SHM por sus siglas en inglés) es un área que tiene como principal objetivo la verificación del estado o la salud de la estructura con el fin de asegurar el correcto funcionamiento de esta y ahorrar costos de mantenimiento. Para esto se hace uso de sensores que son adheridos a la estructura, monitorización continua y algoritmos. Diferentes beneficios se obtienen de la aplicación de SHM, algunos de ellos son: el conocimiento sobre el desempeño de la estructura cuando esta es sometida a diversas cargas y cambios ambientales, el conocimiento del estado actual de la estructura con el fin de determinar la integridad de la estructura y definir si esta puede trabajar adecuadamente o si por el contrario debe ser reparada o reemplazada con el correspondiente beneficio del ahorro de gastos de mantenimiento. El paradigma de la identificación de daños (comparación entre los datos obtenidos de la estructura sin daños y la estructura en un estado posterior para determinar cambios) puede ser abordado como un problema de reconocimiento de patrones. Algunas técnicas estadísticas tales como Análisis de Componentes Principales (PCA por sus siglas en inglés) o Análisis de Componentes Independientes (ICA por sus siglas en ingles) son muy útiles para este propósito puesto que permiten obtener la información más relevante de una gran cantidad de variables. Esta tesis hace uso de un sistema piezoeléctrico activo para el desarrollo de algoritmos estadísticos de manejo de datos para la detección, localización y clasificación de daños en estructuras. Este sistema piezoeléctrico activo está permanentemente adherido a la superficie de la estructura bajo prueba con el objeto de aplicar señales vibracionales de excitación y recoger las respuestas dinámicas propagadas a través de la estructura en diferentes puntos. Como técnica de reconocimiento de patrones se usa Análisis de Componentes Principales para realizar la tarea principal de la metodología propuesta: construir un modelo PCA base de la estructura sin daño y posteriormente compararlo con los datos de la estructura bajo prueba. Adicionalmente, algunos índices de daños son calculados para detectar anormalidades en la estructura bajo prueba. Para la localización de daños se usan las contribuciones de cada sensor a cada índice, las cuales son calculadas mediante varios métodos de contribución y comparadas para mostrar sus ventajas y desventajas. Para la clasificación de daños, se amplia la metodología de detección añadiendo el uso de Mapas auto-organizados, los cuales son adecuadamente entrenados y validados para construir un modelo patrón base usando proyecciones de los datos sobre el modelo PCA base e índices de detección de daños. Este patrón es usado como referencia para realizar un diagnóstico ciego de la estructura. Adicionalmente, dentro de la metodología propuesta, se utiliza ICA en lugar de PCA como técnica de reconocimiento de patrones. Se incluye también una comparación entre la aplicación de las dos técnicas para mostrar las ventajas y desventajas. Para estudiar el desempeño de la metodología de clasificación de daños bajo diferentes escenarios, esta se prueba usando datos obtenidos de una estructura sometida a diferentes temperaturas. Las metodologías desarrolladas en este trabajo fueron probadas y validadas usando diferentes estructuras, en particular un álabe de turbina, un esqueleto de ala y un fuselaje de avión, así como algunas placas de aluminio y de material compuesto

L’objectiu d’aquesta tesi és desenvolupar una solució pel convertidor DC/DC del sistema de tracció d’un vehicle elèctric. Varis aspectes d’aquesta solució han estat examinats minuciosament. El primer és la tria de la topologia de convertidor DC/DC bidireccional apropiada, tenint en compte l’aplicació considerada. Finalment s’ha optat per un convertidor boost bidireccional amb filtre de sortida. Un cop determinada la topologia, s’ha analitzat l’estabilitat del sistema, tenint en compte que l’accionament elèctric que alimenta té un efecte desestabilitzant. D’acord amb els resultats obtinguts, el convertidor ha hagut de ser redissenyat. De fet, el disseny del convertidor és un procés iteratiu que ha estat revisat al llarg de la tesi. Com a part de la solució proposada, aquesta tesi també estudia el control del convertidor. El control en mode lliscament és escollit com la tècnica de control de corrent del convertidor, amb un llaç extern de control de la tensió. S’ha cregut que aquesta tècnica permet l’operació bidireccional del convertidor sense necessitat de determinar si la potència s’entrega de la font al motor o viceversa, i en la tesi es demostra aquest punt. L’últim pas de la solució consisteix en buscar un mètode per incrementar la potència nominal del convertidor dissenyat que permeti assolir la potència d’un vehicle elèctric comercial. Paral•lelitzar varis convertidors i establir un control en mode lliscament amb una configuració en anell aconsegueix aquest increment de potència, alhora que redueix considerablement l’arrissat. La solució proposada es verifica mitjançant un emulador de sistema de tracció de 4,5 kW. Les especificacions per aquest emulador s’han definit, i llavors s’ha obtingut el model corresponent en Matlab/Simulink. Tant els resultats de simulació com els experimentals validen la operació de la solució proposada sota un perfil de conducció. / El objetivo de esta tesis es desarrollar una solución para el convertidor DC/DC del sistema de tracción de un vehículo eléctrico. Varios aspectos de esta solución han sido examinados minuciosamente. El primero es la elección de la topología de convertidor DC/DC bidireccional apropiada, teniendo en cuenta la aplicación considerada. Finalmente se ha optado por un convertidor boost bidireccional con filtro de salida. Una vez determinada la topología, se ha analizado la estabilidad del sistema, teniendo en cuenta que el accionamiento eléctrico que alimenta tiene un efecto desestabilizante. De acuerdo con los resultados obtenidos, el convertidor ha tenido que ser iterativamente rediseñado al largo de la tesis. Como parte de la solución propuesta, esta tesis también estudia el control del convertidor. El control en modo deslizamiento es elegido como la técnica de control de corriente del convertidor, con un lazo externo de control de la tensión. Se considera que esta técnica permite la operación bidireccional del convertidor sin necesidad de determinar si la potencia se entrega de la fuente al motor o viceversa, y en la tesis se demuestra este punto. El último paso de la solución consiste en buscar un método para incrementar la potencia nominal del convertidor diseñado que permita alcanzar la potencia de un vehículo eléctrico comercial. Paralelizar varios convertidores y establecer un control en modo deslizamiento con una configuración en anillo consigue este incremento de potencia, y además reduce considerablemente el rizado. La solución propuesta se verifica mediante un emulador de sistema de tracción de 4,5 kW. Las especificaciones para este emulador se han definido, y entonces se ha obtenido el modelo correspondiente en Matlab/Simulink. Tanto los resultados de simulación como los experimentales validan la operación de la solución propuesta bajo un perfil de conducción. / The objective of this thesis is to develop a solution for the powertrain DC/DC converter of an electric vehicle. Several aspects of the solution have been examined minutely. The first of them is the selection of an appropriate topology of bidirectional DC/DC converter for the herein considered application, which finally is a bidirectional boost converter with output filter. On this decision, the stability of the system has to be thoroughly analysed in view of the fact that the load is a motor drive, and thus has an unstabilising effect. According to the results of the stability analysis, the converter has to be designed. The design of the converter is an iterative process that will have to be re examined during the development of the thesis. As part of the DC/DC system solution, this thesis also has to cover the controller of the converter. Sliding mode is proposed as the current controller technique of the converter, with an outer voltage control loop. This technique is thought to enable the bidirectional operation of the converter with no need to determine if power is flowing from the motor to the source or vice versa, and this point has to be demonstrated. The last step of the solution is to propose a method to increase the power rating of the design, to match the rating of a commercial EV. Paralleling several converters and establishing a ring-configuration sliding-mode control achieves this objective, with the added value of ripple reduction. The proposed solution is verified by means of a powertrain emulator of 4.5 kW. The specifications for the emulator have to be set and once designed, its model in Matlab/Simulink will be obtained. Both the simulation and the experimental results validate the operation of the solution under a driving profile.

Tesi per compendi de publicacions. La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPC / During April-May 2010, the eruption of Eyjafjallajokull volcano in Iceland caused the larger breakdown of civil aviation after World War II. Although the eruption was weak in intensity, the dispersal of volcanic ash clouds over northern and central Europe resulted in more than 100.000 flights canceled and caused over USD 1.7 billion economical losses. This event and its unexpected effects raised many questions amongst the affected communities and stakeholders. How could volcanic eruptions cause severe disruptions at continental scales? Were these impacts totally unexpected? What could have been done to improve preparedness of aviation sector and reduce societal impacts of disruptions? The harmful effects of volcanic ash on aircraft's components have long been recognized, and volcanic ash dispersal patterns can be forecasted thanks to sophisticated numerical models. However, the procedures to be implemented in case of ash-contaminated airspace where applied only in few occasions, due to the relatively low frequency of explosive eruptions events. The 2010 Eyjafjallajokull crisis revealed a low preparedness of society to direct and indirect impacts of volcanic eruptions, and pointed out some flaws to be improved for mitigating impacts of explosive eruptions on aviation operations. The issues pointed out by the 2010 crisis are the starting point of this PhD research, which aims at offering new methods for improving aviation management during explosive volcanic eruptions. This manuscript describes the novel contributions developed during a 4-year period of research. The adoption of new techniques is proposed in order to improve current tephra dispersal modeling strategies and produce results focused on aviation needs. This research develops the first methodology to assess vulnerability of air traffic system and its elements to volcanic tephra dispersal. In addition, an impact assessment methodology has been designed to estimate expected impacts of explosive volcanic eruptions on the air traffic network and its elements. The impact assessment methodology has been implemented into a map-based tool to automatically assess expected impacts of volcanic eruptions based on real ash dispersal and air traffic data. Results of the vulnerability and impact assessment can support the stakeholders involved in the definition of risk-management strategies. Contributions of this research have been applied to case-studies and specific results have been published in a collection of journal papers. Main outcomes of the research are discussed identifying further work to be done in this rapidly evolving field. This research provides useful insights to reduce impacts of volcanic eruptions on civil aviation and, eventually, on the whole society. / En Abril 2010, la erupción del volcán Islandés Eyjafjallajokull causó la interrupción mas grande del tráfico aéreo en Europa desde la segunda guerra mundial. A pesar de su baja intensidad, esta erupción produjo una nube de ceniza que cubrió Europa central causando la cancelación de mas de 100.000 vuelos y perdidas económicas de más de 1.700 millones de USD. Este evento generó muchas preguntas en la opinión publica y las comunidades impactadas. ¿Pero cómo pudo una erupción volcánica provocar impactos tan fuertes a escala continental? ¿Fueron estos impactos realmente inesperados? ¿Qué se habría podido hacer para mejorar la preparación de la aviación civil? Los daños que la ceniza volcánica puede provocar en los componentes de los aviones se han documentado desde los años ochenta. También, gracias a sofisticados modelos numéricos desarrollados en las ultimas décadas, los patrones de dispersión de ceniza volcánica se pueden pronosticar. Aun así, la erupción de Eyjafjallajokull en 2010 evidenció que la sociedad no estaba preparad a lidiar con este tipo de eventos y sus impactos directos e indirectos. En Europa los procedimientos a seguir en caso de ceniza volcánica en el espacio aéreo se habían aplicado en pocas ocasiones, debido a la frecuencia relativamente baja de erupciones volcánicas explosivas. Las dificultades sufridas por los gestores del trafico aéreo en 2010 subrayan algunos aspectos a mejorar para mitigar impactos similares en el futuro. Estos aspectos son el punto de partida de esta investigación, que tiene como objetivo ofrecer nuevos métodos para mejorar la gestión del tráfico aéreo durante erupciones volcánicas explosivas. Este documento describe las contribuciones desarrolladas durante los 4 años de investigación pre-doctoral. Esta investigación propone algunas mejoras en las estrategias de modelado utilizadas actualmente para dispersión de ceniza en la atmósfera, y generar resultados que satisfagan las necesidades de la aviación civil. Se presenta la primera metodología que permite estimar la vulnerabilidad del trafico aéreo en caso de erupciones volcánicas y los impactos de la ceniza volcánica sobre sus elementos. También se ha creado una herramienta informática que permite automatizar el análisis de impactos y producir resultados utilizando datos reales de dispersión de ceniza y de trafico aéreo. Este documento discute los resultados principales de la investigación y propone directrices para su desarrollo futuro. Las contribuciones de esta investigación se han aplicado a varios casos de estudio para producir resultados específicos, y se pueden potencialmente aplicar a otras zonas. Los resultados se han presentado y discutido en un compendio de artículos científicos, publicados en revistas internacionales. Los análisis de vulnerabilidad e impacto pueden dar soporte a los actores involucrados en la gestión de trafico aéreo y la definición de estrategias para la gestión de riesgo. Sus resultados son significativos para dar soporte y definir estrategias para la gestión de riesgo. Los desarrollos futuros de esta investigación podrían utilizarse para reducir el impacto de erupciones volcánicas sobre la aviación civil, que afectan indirectamente a toda la sociedad

Aquest treball de recerca ha estat enfocat cap a l'aprofitament de les similituds existents entre l'arquitectura d'un satèl·lit (panells solars, bateries, unitat de control de potència, bus d'alimentació en corrent continua, plataforma i càrrega útil) i el disseny d'una arquitectura elèctrica basada en piles de combustible (FCs). En aquesta última, les FCs substituiran els panells solars, mentres que els dispositius d'emmagatzematge auxiliar (ASDs), unitat de control i buses seguiran existint adaptats al nou context de càrregues. Bàsicament es pretén adaptar a aquests sistemes basats en FCs algoritmes de gestió d'energia en estratègies, arquitectures i eines utilitzades en l'àmbit espacial. L'element clau de les diferents topologies híbrides (conjunts conformats per FC, ASD i convertidors commutats dc-dc) analitzades, estudiades i implementades en aquest estudi, és un convertidor modular buck-boost no inversor que presenta les següents característiques: capacitat d'elevar i reduir tensió, alta eficiència i baix arrissat en els seus corrents d'entrada i de sortida. Aquest mòdul pot controlar la seva corrents d'entrada i de sortida amb un ampli ample de banda, la qual cosa facilita el disseny del us diferents llaços de control i protecció requerits pel control mestre, el qual serà implementat digitalment. / Este trabajo de investigación ha sido enfocado hacia el aprovechamiento de las similitudes existentes entre la arquitectura de un satélite (paneles solares, baterías, unidad de control de potencia, bus de alimentación en corriente continua, plataforma y carga útil) y el diseño de una arquitectura eléctrica basada en pilas de combustible (FCs). En esta última, las FCs sustituirán a los paneles solares, mientras que los dispositivos de almacenamiento auxiliar (ASDs), unidad de control y buses seguirán existiendo adaptados al nuevo contexto de cargas. Básicamente se pretende adaptar a estos sistemas basados en FCs algoritmos de gestión de energía en estrategias, arquitecturas y herramientas utilizadas en el ámbito espacial. El elemento clave de las diferentes topologías híbridas (conjuntos conformados por FC, ASD y convertidores conmutados dc-dc) analizadas, estudiadas e implementadas en este estudio, es un convertidor modular buck-boost no inversor que presenta las siguientes características: capacidad de elevar y reducir tensión,alta eficiencia y bajo rizado en sus corrientes de entrada y de salida. Este módulo puede controlar su corrientes de entrada y de salida con un amplio ancho de banda, lo cual facilita el diseño del os diferentes lazos de control y protección requeridos por el control maestro, el cual será implementado digitalmente. / This research work has been focused toward the use of the similarities between a satellite architecture (solar panels, batteries, power control unit, DC power bus, plataform and useful load) and the design of an electrical architecture based ond fuel ells (FCs), in which the FC will replace the solar panels, while the auxilary storage devices (ASDs), control unit and buses will continue exist adapted to the new load context. Basically, the main objective is adapt these FCs algorithms based on energy management strategies, architectures an tools that have been used in the spatial systems field. The key element of the different hybrid topologies (FC, ASD in conjuction with dc-dc switching converters) is a modular non-inverting buck-boost converter wich has been analyzed, studied and implemented in this study and has the following features: voltage step-up and step-down properties, high efficiency, and low input an output current ripples. This module can control its input and output currents, with a wide bandwidth, which eases the design of the digital master control. This master control will be implemented digitally.

Neue additive Fertigungsverfahren erzeugen hochkomplexe Strukturen deren strukturmechanische Eigenschaften bisher nicht vorhersagbar waren. Mit einem neuen Ansatz wird ohne Vernetzung wie sie in der FEM benötigt wird, eine Simulation des strukturmechanischen Verhaltens möglich. Erste Untersuchungen an bisher unvorstellbar komplexen Modellen zeigen eine hervorragende Performance, die gerade im Umfeld von typischen Gitterstrukturen der 3D-Druckverfahren einsetzbar sind und darüber weit hinausgehen. In diesem Vortrag wird anhand von Beispielen der hohe Wirkungsgrad der Software External aufgezeigt, der so in der FEM nicht möglich ist.

Produkte werden in ihrem Lebenszyklus verschiedenartig strukturmechanisch belastet. Die Folge ist eine Verformung aufgrund dieser Belastung und die mangelnde Formhaltigkeit. Die Frage ist, welche Toleranzen sollen die mangelnde Formhaltigkeit einschließen oder gar ausgleichen? Eine Toleranz gibt vor, in welcher Maßabweichung ein Maß gefertigt werden darf, um die Produktanforderungen zu erfüllen. Der Fertigungsprozess muss innerhalb der Toleranzangabe fertigen. Mit Creo Simulate kann eine Toleranzkette simuliert werden. In diesem Vortrag wird ein grundsätzlicher Simulationsansatz für die Toleranzanalyse innerhalb der FEM beschrieben und findet eine Ergänzung mit der Toleranzsoftware CETOL 6σ.