Zusammenfassung Herr Meyer: Mittels Creo/Mechanismus und Creo/Mechanica können Koppelgetriebestrukturen ganzheitlich simuliert und analysiert werden. Die ganzheitliche Getriebeauslegung [Ber08] in Creo weißt jedoch Funktionalitäten bedingte Grenzen bei der Analyse hochdynamischer Prozesse auf. Dem zufolge sind in Mechanica keine gekoppelten Mehrkörper- und FE-Simulationen möglich. Um die in RecurDyn vorhandenen Funktionalitäten zur gekoppelten Simulation auf ein bestehendes Creo- Modell [Den11] [Ber08] in guter Näherung zu verwenden, wurde eine verifizierte Methode entwickelt. Wesentliche Bestandteile dieser Herangehensweise sind die Implementierung des Koppelgetriebes in RecurDyn und die Konvertierung einer bestehenden Mechanica-Bauteilvernetzung. Die Bauteilvernetzung erfolgt über den Creo/Mechanica/FEM-Modus. Zu den möglichen Elementformen werden kurze Erläuterungen gegeben. Die Konvertierung erfolgt außerhalb eines FEM-Tools in ASCII-Files. Dies ermöglicht die Verwendung RecurDyns als "Addon" für Creo. Die Ergebnisverifikation wird mittels einer analytischen Gegenrechnung der Gelenkkräfte erreicht. Zum Abgleich der Spannungs- und Verschiebungsverläufe beider FEM-Tools wird vorab eine Definition der jeweils verwendeten p- und h-Methode gegeben. [Klo09]. Anhand einer beispielhaften Getriebestruktur werden Aufbau-, Simulations- und Analyse-Schritte dargestellt und Ergebnisse ausgewertet. Dabei wird im speziellen auf resultierende Spannungsunterschiede bei der FEM-Analyse im Zusammenhang mit der jeweiligen Vernetzungsmethode eingegangen [Reu10]. [Ber08] Berger, M.; Jakel, R.: Ganzheitliche Getriebeauslegung. - Darmstadt : PTC Anwendertreffen, 2008 [Den11] Berger, M.; Denninger, D.: Entwurf und Auslegung eines neuen nichtlinearen Antriebskonzeptes mittels Creo Elements/Pro; Saxsim 2011 [Klo09] Kloninger, P.: Pro/MECHANICA verstehen lernen: Ab Version Wildfire 4.0. - Springer, 2009 [Reu10] Reul, S.: Numerische Qualität von FEM-Analysen: Vergleich der h- und p-Methode, Vortrag 2. Norddeutsches Simulationsforum 2010 Zusammenfassung Herr Eiselt: Modellbildung ausgehend von ProE-Daten zur Gesamtsystemsimulation mit RecurDyn

Die vorliegende Diplomarbeit behandelt den Vergleich von QoS- und Mobilitätsmechanismen in der LTE/SAE-Architektur. Nach der Einführung in die LTE/SAE-Architektur wird dargestellt, wie die QoS und die Mobilität im Standard des 3GPP gewährleitet wird. Danach erfolgt eine Untersuchung der Technologien PMIP, Ethernet und MPLS, ob sie sich als Alternativen für die standardisierten Mechanismen eignen. In einem weiteren Kapitel wird ein eigenes Konzept zur QoS- und Mobilitätsverwaltung vorgestellt, und es erfolgen erste Betrachtungen. Abschließend wird ein Ausblick gegeben, wie das vorgestellte eigene Konzept weiter ausgebaut werden könnte.

The present work provides an insight in the development of silica films prepared by water-based sol-gel process. The weaknesses of the coating technology are identified, also solutions are discussed. The silica film is applied on aluminium alloy 6082-T6 and magnesium alloy AZ31. The development of the coating properties such as cost-efficiency, crack-free, self-healing and long-term corrosion protection is the main topic of this work. Cracking is the major drawback of silica films; the cracks are generated due to shrinkage of the film during the heat treatment, nanoparticles-doped silica film is successfully reduced the shrinkage which leads to crack-free silica films. The self-healing of the coated aluminium and magnesium samples is generated by corrosion inhibitors-doped silica film. When a defect appears in the film, the corrosion inhibitors leach out of the silica film to the defect area to heal the corroded surface. The long-term corrosion protection is realized by means of a mixture of corrosion inhibitors-doped silica film. / Die vorliegende Arbeit liefert einen Einblick in die Entwicklung von Silikafilmen, die mittels Sol-Gel-Prozess auf Wasserbasis hergestellt wurden. Die Schwächen der Beschichtungstechnologie werden dargestellt und Lösungen diskutiert. Der Silikafilm wird auf Aluminiumlegierung 6082-T6 und Magnesium-legierung AZ31 aufgebracht. Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Entwicklung der Schichteigenschaften, wie Kosteneffizienz, Rissfreiheit, Selbstheilung so wie langfristiger Korrosionsschutz. Rissbildung ist ein wesentlicher Nachteil von Silikafilmen; rissfreie Filme wurden mittels nanopartikeldotierter Silikafilme hergestellt. Die Selbstheilung von Aluminium-und Magnesiumsubstraten mit Silikafilm wird durch den Effekt der wasserlöslichen Korrosionsinhibitoren generiert. Die Experimente haben gezeigt, dass die Proben mit inhibitordotierter Beschichtung selbst gegen Korrosion geschützt sind. Ein langfristiger Korrosionsschutz wird durch eine Mischung aus Korrosionsinhibitor-dotierten Silika-Film realisiert.

El sistema de acondicionamiento de potencia es clave para el funcionamiento correcto del resto de sistemas eléctricos de un satélite. Los reguladores conmutados continua - continua son las piezas que enlazan los paneles solares y las baterías con el bus principal de alimentación. La estabilidad, precisión y robustez del sistema de control son fundamentales en el diseño de esos convertidores.Desde el punto de vista de los especialistas en control, los convertidores conmutados son sistemas de estructura variable, en los cuales se aplica de forma natural el control en modo deslizante. Sin embargo, no es fácil encontrar un ejemplo en el que se haya aplicado con éxito en los sistemas de alimentación de satélites. Con esta tesis se pretende cubrir el vacío existente entre la teoría de control en modo deslizante y la práctica de diseño de controles de convertidores conmutados continua - continua que tienen aplicación en los sistemas de alimentación de satélites.La tesis comienza introduciendo las características básicas del sistema de alimentación y presentando algunos reguladores cargadores y descargadores de batería que han sido utilizados en satélites concretos. El resto de la tesis es un estudio teórico con el fin de diseñar reguladores controlados en modo deslizante para esa aplicación.Se ha comenzado obteniendo un conjunto finito de convertidores básicos, a partir de los circuitos con dos interruptores, aplicando un método de síntesis basado en reglas topológicas y se han seleccionado los convertidores con estrés mínimo en los interruptores. Se han escogido, de entre estos, los convertidores con la corriente de salida continua, para utilizar como descargadores de batería, y los que tienen la corriente de entrada continua como cargadores de batería.Se ha encontrado que todos los convertidores seleccionados (tomando como salida del sistema el error de la corriente que se debe controlar) tienen grado relativo uno y su dinámica cero es asintóticamente estable, si se cumplen ciertas relaciones entre los parámetros que se han obtenido explícitamente para cada convertidor. En algunos casos es necesario acoplar magnéticamente los dos inductores o añadir una red R-C serie en paralelo con el condensador.Se han proporcionado criterios de diseño del lazo de corriente y del lazo de tensión, utilizando comparadores con histéresis para generar la señal de control en modo deslizante. Se han simulado varios de estos reguladores, encontrando que cumplen las especificaciones restrictivas de impedancia en el bus y al mismo tiempo tienen un comportamiento robusto frente a perturbaciones de gran señal cuando los parámetros toman sus valores extremos.Los reguladores encontrados pueden servir para mejorar las prestaciones y reducir el coste de los sistemas de alimentación de satélites y tienen muchas otras aplicaciones fuera de la industria aerospacial. / Power conditioning system is key to correct operation of the rest of electrical systems of satellites. Dc-to-dc switching converters link solar panels and batteries with the main power bus. Control system stability, accuracy and robustness is basic in the design of those converters.Switching converters are variable structure systems from the point of view of control specialist. In those systems, sliding-mode control can be applied in a natural way. Nevertheless it is difficult to find a successful example in power conditioning systems of satellites. This thesis try to fill the gap between sliding-mode control theory and control design practice of dc-to-dc switching converters for power conditioning systems of satellites.Thesis begin introducing basic features of power conditioning system and some battery charge and discharge regulators which have been actually used in satellites. The rest of the thesis is a theoretical study with the purpose of design sliding-mode controlled regulators for that application.A finite set of basic converters has been obtained from two switch circuits, applying a synthesis method based on topological rules. Converters with minimum switch stress have been selected from that set. Among them, converters with continuous output current have been chosen for battery discharge regulators and converters with continuous input current for battery charge regulators.The analysis of selected converters show that all of them (taking as system output the error of current that must be controlled) have a relative degree of one and an asymptotically stable zero dynamics if certain conditions on the parameters are fulfilled. Those conditions have been found individually for each converter. In some cases, inductors must be coupled and a series R-C network must be added in parallel with a capacitor.A comparator with hysteresis is used to get sliding-mode control signal. Design criteria for the parameters of current and voltage loops are given. Some of those regulators have been simulated finding that they meet restrictive bus impedance specifications. In addition, they have a robust behavior in simulations of large signal perturbations where parameters take their extreme values.The found regulators can be used to improve performance and reduce cost of power conditioning systems of satellites. They also have a lot of others applications outside aerospace industry.

Teil 1 Karsten Berndt Die Festlegung von Toleranzen ist eine alltägliche Aufgabenstellung des Konstrukteurs. Dabei bedingt die Berechnung nichtlinearer Toleranzketten einen erheblichen Zeitaufwand, wodurch meist auf deren genaue Berechnung vezichtet wird und Toleranzen stattdessen auf Basis von Erfahrungswerten festgelegt werden. Die vorgestellte Methodik zeigt Wege, wie schnell und frühzeitig im Konstruktionsprozess belastbare Aussagen zu Toleranzen komplexer Mechanismen getroffen werden können. Dazu werden sogenannte Sensitivitätsanalysen in der CAD-Software "Creo Elements" durchgeführt und ausgewertet. Das Ergebnis sind erste konkrete Toleranzfelder für alle den Mechanismus beschreibenden, geometrischen Abmessungen, welche sich als Startwerte für den anschließenden Toleranzsynthese/-analyseprozess eignen. Teil 2 Marko Ebermann Dieser zweite Vortragsteil behandelt eine mögliche Vorgehensweise zur Tolerierung von Geometrieabweichungen in der frühen Entwurfsphase am Beispiel des Koppelgliedes einer Verpackungsmaschine. Ausgangspunkt für die frühe Tolerierung bildet die im ersten Vortragsteil behandelte Sensitivitätsanalyse des Koppelgetriebes, welche Informationen zur Empfindlichkeit der Funktionsmaße bezüglich der Einhaltung der Schließmaßtoleranz lieferte. Die daraus abgeleitete Form- und Lagetolerierung des Koppelgliedes soll durch anschließende Toleranzamalysen die Tolerierung im Baugruppenkontext bestätigen und auf möglich Fertigungsverfahren abzielen, ohne die genaue Gestalt der Komponenten zu kennen. So können teure und zeitintensive Iterationsschleifen im Konstruktionsprozess minimiert und die Funktionalität frühzeitig gesichert werden.

Im Rahmen des Exzellenzclusters MERGE an der TU Chemnitz erfolgt die Entwicklung eines kontinuierlichen großserientauglichen Verfahrens zur Herstellung komplexer geschlossener Strukturbauteile. Hierbei werden vorimprägnierte faserverstärkte thermoplastische Halbzeuge (thermoplastische Tapes) in einem Kombinationsverfahren aus thermoplastischen Tapelegen und Tapewickeln verarbeitet. Für dieses kontinuierliche Orbitalwickelverfahren wurde ein spezieller Technologiedemonstrator entwickelt mit dessen Hilfe Machbarkeitsstudien zur Erbringung des Funktionsnachweises durchgeführt werden. Die oben genannte Versuchsanlage ermöglicht die Erzeugung rotationssymmetrischer Profile, die zudem einen inkonstanten Querschnitt aufweisen können. Für die Anlagenkonzeptionierung wurde ein Beispielprofil eines Strukturbauteils ausgewählt und die Anlagendimensionierung durchgeführt. Basierend auf dem Entwurf werden zur Anlagendimensionierung die Parameter der Einzelantriebe mit Hilfe inverser Kinematik simulativ und analytisch abgeleitet und durch anschließende Simulation in CreoElements/Pro® vervollständigt. Die konstruktive Realisierung erfolgte mittels Solid Works. Die abschließende simulative Validierung wurde wiederum mittels CreoElements/Pro® durchgeführt. Diese Arbeiten entstanden im Rahmen des Bundesexzellenzclusters EXC 1075 "Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" und wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Die Autoren danken für die finanzielle Unterstützung.

In dem Vortrag wird die Entwicklung einer Finiten-Elemente-App für Android dargelegt, sowie die Vorteile im Postprozessing von einfachen Strukturen bei der Verwendung der Gestensteuerung erörtert.

Das Thema behandelt die Analyse stochastischer technischer Systeme mittels Regressionsrechnung. Ausgehend von einer Modellbildung erfolgt eine Messdatenerfassung der Eingangs- und Ausgangsparameter in einer Messreihe. Die Messdaten werden einer Polynomregression unterworfen. Über die Berechnung des Bestimmtheitsmaßes erfolgt die Beurteilung der Güte der Anpassung der Regressionsfunktion an das Datenmaterial. Der Polynomgrad kann variiert werden um die Güte der Anpassung zu beeinflussen. Der Geltungsbereich der Regressionsfunktion wird festgelegt. Als Beispiel wird die Analyse eines Dampferzeugers vorgenommen. Die ermittelte Regressionsfunktion stellt die Übertragungsfunktion des Dampferzeugers dar, mit der weitere Eigenschaften des Systems (Wirkungsgradverlauf, Verlustleistungsverlauf) abgeleitet und dargestellt werden. Zur mathematischen Bearbeitung wird das Computer-Algebra-System MathCAD verwendet.

This thesis is focused on the study of dynamics and control of a multi-tethered satellite formation, where a multi-tethered formation is made up with several satellites (agents) connected by means of cables (tethers). The goal of the first part of the study is to evaluate the effect of tether mass on multi-tethered clusters. Due to the complexity of the formations analyzed, the stability of the formation is assessed through a numerical simulation. The behavior is evaluated in the ideal case of circular orbits, but also in non-ideal cases such as that of elliptical reference orbit or perturbed motion. For circular reference orbits, the dynamics of tethered satellite formation is studied, showing that tether mass affects formation dynamics for closed configurations featuring external tethers. This leads to significant instability effects affecting the position of deputies with respect to the parent body neglected by a more elementary modeling approach. When combined effect of orbit eccentricity and tether mass on tethered formations is analyzed, the most noticeable effect due to eccentricity is the increase in the variation of the local spin rate of the cluster between perigee and apogee passes of the reference elliptical orbit. This effect has consequences over the elongation of tethers, shape of tether oscillations and angular separation between adjacent tethers especially for open formations. When taking into account the J2 effect on massive tethered satellite formations, in the Earth¿facing scenario, the trajectory of the parent body presents oscillations of increasing amplitude in the direction perpendicular to the orbital plane. The second part of the study is focused on deriving a control law for position and attitude control of an Earth-facing double pyramid multi-tethered cluster. The control problem is decomposed in two levels: A first level to perform position and attitude coarse control of the formation as a whole, and a second level to achieve accurate position and control of each agent of the cluster. For the purpose of attitude control, and taking advantage again of the similarities between a tethered cluster and a rigid body, the virtual structure approach is chosen as the most suitable option. The formulation shown in this thesis augments the general virtual structure equations valid for a static formation by adding the kinematics of a spinning formation, since the original formulation is valid only to achieve a static final state. The controller is designed to modify the spin rate and the moment of inertia of the formation through a reeling mechanism, and therefore to be able to control the Likins-Pringle tilting angle of the cluster. For the derivation of the accurate positioning control law, the study initially discusses different alternatives based on the state of the art of the robotics control literature. After evaluating other alternatives, two control laws are chosen for this application: One based on a PID controller and one based on the sliding mode control technique. For the sliding mode based control, a proof of semi-global exponential stability is provided. Results of a representative simulation assess the viability of the control approach proposed leading to a submillimetric positioning accuracy. / La tesi es centra en l'estudi de la dinàmica i control de formacions de satèl·lits connectats per tethers. Aquestes formacions estan compostes per diversos satèl·lits (agents) connectats per cables (tethers). L'objectiu de la primera part de l'estudi, és l'avaluació de l'efecte de la massa a clústers connectats per múltiples tethers. Degut a la complexitat de les formacions analitzades, l'estabilitat de la formació s'analitza a través de simulacions. S'estudia el comportament pel cas ideal d'orbites circulars, així com en casos no ideals tals com orbites de referència el·liptiques, o moviment sota l'efecte de pertorbacions. La tesi analitza la dinàmica de les formacions per òrbites circulars, mostrant que l'efecte de la massa dels tethers afecta la dinàmica de formacions de geometria tancada (on el perímetre extern esta definit per tethers) amb un satèl·lit central. Aquest efecte dóna lloc a una clara inestabilitat que afecta la posició dels agents respecte a l'objecte central. Aquest efecte no és apreciable en models simplificats on s'ignora l'efecte de la massa al model. Quan es combina una òrbita de referència el·liptica amb un model que incorpora la massa dels tethers, l'efecte més notori és la variació de la velocitat de rotació local del clúster entre el pas per l'apogeu i perigeu de l'òrbita de referència. Aquest efecte té conseqüències sobre l'elongació dels tethers, la forma de les oscil·lacions, i la separació entre tethers adjacents (especialment en el cas de formacions obertes). Quan es té en compte l'efecte de la pertorbació J2, en el cas de formacions orientades envers la Terra, la trajectòria de l'objecte central presenta oscil·lacions d'amplitud creixent en la direcció perpendicular al pla orbital. La segona part de l'estudi es centra en la definició d'una llei de control per regular la posició i orientació d'un clúster amb geometria de doble piràmide orientat envers la Terra. El problema de control es descompon en dos nivells. Un primer nivell per un control primari de posició i orientació del cluster, i un segon nivell per un control de posició precís per a cada agent del cluster. Per tal d'aconseguir el primer nivell de control, i aprofitant les similituds entre un cluster connectat per tethers i un sòlid rígid, s'utilitza la tècnica d'estructura virtual. La formulació utilitzada en aquest estudi amplia el model general d'estructura virtual utilitzat per formacions estàtiques, tot afegint les equacions necessàries per a una formació que gira sobre un eix propi. El controlador esta dissenyat per permetre el canvi de la velocitat de gir i el moment d'inèrcia de la formació a través d'un sistema que permet modificar la longitud dels tethers. D'aquesta forma es permet controlar l'angle d'inclinació de Likins-Pringle del clúster. Per a la definició del control de precisió, l'estudi avalua inicialment diferents alternatives basades en l'estat de l'art de sistemes de control aplicats a robòtica. Després de descartar altres alternatives, es proposen dues lleis de control : Una primera basada en un controlador PID, i una basada en control lliscant. Per l'opció de control lliscant es presenta una demostració d'estabilitat exponencial semiglobal. Els resultats de simulacions confirmen la viabilitat de la solució de control que permet posicionament amb precisió submil·limetrica

In advanced robot applications, the challenge today is that the robot should perform different successive subtasks to achieve one or more complicated tasks similar to human. Hence, this kind of tasks required to combine different kind of sensors in order to get full information about the work environment. However, from the point of view of control, more sensors mean more possibilities for the structure of the control system. As shown previously, vision and force sensors are the most common external sensors in robot system. As a result, in scientific papers it can be found numerous control algorithms and different structures for vision/force robot control, e.g. shared, traded control etc. The lacks in integration of vision/force robot control could be summarized as follows: • How to define which subspaces should be vision, position or force controlled? • When the controller should switch from one control mode to another one? • How to insure that the visual information could be reliably used? • How to define the most appropriated vision/force control structure? In many previous works, during performing a specified task one kind of vision/force control structure has been used which is pre-defined by the programmer. In addition to that, if the task is modified or changed, it would be much complicated for the user to describe the task and to define the most appropriated vision/force robot control especially if the user is inexperienced. Furthermore, vision and force sensors are used only as simple feedback (e.g. vision sensor is used usually as position estimator) or they are intended to avoid the obstacles. Accordingly, much useful information provided by the sensors which help the robot to perform the task autonomously is missed. In our opinion, these lacks of defining the most appropriate vision/force robot control and the weakness in the utilization from all the information which could be provided by the sensors introduce important limits which prevent the robot to be versatile, autonomous, dependable and user-friendly. For this purpose, helping to increase autonomy, versatility, dependability and user-friendly in certain area of robotics which requires vision/force integration is the scope of this thesis. More concretely: 1. Autonomy: In the term of an automatic decision system which defines the most appropriated vision/force control modes for different kinds of tasks and chooses the best structure of vision/force control depending on the surrounding environments and a priori knowledge. 2. Versatility: By preparing some relevant scenarios for different situations, where both the visual servoing and force control are necessary and indispensable. 3. Dependability: In the term of the robot should depend on its own sensors more than on reprogramming and human intervention. In other words, how the robot system can use all the available information which could be provided by the vision and force sensors, not only for the target object but also for the features extraction of the whole scene. 4. User-friendly: By designing a high level description of the task, the object and the sensor configuration which is suitable also for inexperienced user. If the previous properties are relatively achieved, the proposed robot system can: • Perform different successive and complex tasks. • Grasp/contact and track imprecisely placed objects with different poses. • Decide automatically the most appropriate combination of vision/force feedback for every task and react immediately to the changes from one control cycle to another because of occurrence of some unforeseen events. • Benefit from all the advantages of different vision/force control structures. • Benefit from all the information provided by the sensors. • Reduce the human intervention or reprogramming during the execution of the task. • Facilitate the task description and entering of a priori-knowledge for the user, even if he/she is inexperienced.