The still increasing demand of electrical energy and the rising popularity of renewable energy sources in today's world are two important developments that necessitate the need for innovative solutions in the field of power electronics. Parallel operation of converters is one possible method in trying to bridge an increased current demand. The classical two-level converters, which are the standard in low voltage applications, are rarely adopted in medium and high voltage applications due to the voltage limits on power semiconductor devices. That is one reason for the growing popularity of multilevel converter topologies in medium and high-voltage applications. Although an increase in the number of voltage levels of a multilevel converter has its advantages, there are also challenges posed due to the increased number of switching devices. This has resulted in three-level converters being the most popular compared to converters of higher voltage levels. In this dissertation, the unified operation of parallel connected three-level converter units as a multilevel converter of higher voltage levels is proposed. The mathematical basis for operating parallel connected converter units as a single multilevel converter and the governing equations for such systems are derived. The analysis and the understanding of these equations are important for assessing practicality of the system and devising appropriate control structures. Parallel operation of converter units operating as multilevel converter have their own set of challenges, the two foremost being that of load-sharing and the possibility of circulating and cross currents. Developing solutions to address these challenges require a thorough understanding of how these manifest in the proposed system. Algorithms are then developed for tackling these issues. The control structures are designed and the developed algorithms are implemented. The operation of the system is verified experimentally. / Die weiterhin steigende Nachfrage nach elektrischer Energie und die zunehmende Verwendung erneuerbarer Energiequellen in der heutigen Welt sind zwei wichtige Entwicklungen, die die Notwendigkeit innovativer Lösungen im Bereich der Leistungselektronik erfordern. Der Parallelbetrieb von Stromrichtern ist eine mögliche Methode, um einen erhöhten Strombedarf zu decken. Der klassische Zweipunkt-Spanungszwischenkreisstromrichter, der bei Niederspannungsanwendungen weit verbreitet ist, wird aufgrund der Spannungsgrenzen für Leistungshalbleiterbauelemente zunehmend weniger in Mittel- und Hochspannungsanwendungen eingesetzt. Die begrenzte Spannungsbelastbarkeit der Leistungshalbleiterbauelemente ist ein Grund für die wachsende Beliebtheit von Mehrpunkt-Stromrichtertopologien in Mittelund Hochspannungsanwendungen. Obwohl eine Erhöhung der Anzahl der Spannungsstufen eines Mehrpunkt-Stromrichters Vorteile hat, gibt es auch Herausforderungen und Nachteile aufgrund der erhöhten Anzahl von Leistungshalbleitern. Dies hat dazu geführt, dass der Dreipunkt-Stromrichter die verbreiteste Topologie im Vergleich zu anderen Stromrichtern mit einer höheren Anzahl von Spannungsstufen ist. In dieser Dissertation wird der Betrieb von parallel geschalteten Dreipunkt-Stromrichtereinheiten als ein Mehrpunkt-Stromrichter mit erhöhter Anzahl an Spannungsstufen vorgeschlagen. Die mathematische Basis für den Betrieb von parallel geschalteten Stromrichtereinheiten als ein Mehrpunkt-Stromrichter und die beschreibenden Gleichungen eines solchen Systems werden abgeleitet. Die Analyse und das Verständnis dieser Gleichungen sind wichtig für die Beurteilung der Praktikabilität des Systems und die Erarbeitung geeigneter Regelstrukturen. Der parallele Betrieb von Stromrichtereinheiten hat seine eigenen Herausforderungen, wobei die beiden wichtigsten die Lastverteilung und die Möglichkeit von Kreis- und Querströmen sind. Die Entwicklung von Lösungen zur Bewältigung dieser Herausforderungen erfordert ein gründliches Verständnis dafür, wie sich diese Phänomene in dem vorgeschlagenen System manifestieren. Algorithmen zur Lösung dieser Probleme werden anschlieend entwickelt. Die Regelstrukturen werden entworfen und die entworfenen Algorithmen implementiert. Die Funktionsweise des Systems wird experimentell überprüft.

A novel, non-volatile, organic capacitive memory device called p-i-n-metal-oxide-semiconductor (pinMOS) memory is demonstrated with multiple-bit storage that can be programmed and read out electrically and optically. The diode-based architecture simplifies the fabrication process, and makes further optimizations easy, and might even inspire new derived capacitive memory devices. Furthermore, this innovative pinMOS memory device features local charge up of an integrated capacitance rather than of an extra floating gate. Before the device can perform as desired, the leakage current due to the lateral charge up of the doped layers outside the active area needs to be suppressed. Therefore, in this thesis, lateral charging effects in organic light-emitting diodes (OLEDs) are studied first. By comparing the results from differently structured devices, the presence of centimeter-scale lateral current flows in the n-doped and p-doped layers is shown, which results in undesirable capacitance increases and thus extra leakage currents. Such lateral charging can be controlled via structuring the doped layers, leading to extremely low steady-state leakage currents in the OLED (here 10-7 mA/cm2 at -1 V). It is shown that these lateral currents can be utilized to extract the conductivity as well as the activation energy of each doped layer when modeled with an RC circuit model. Secondly, pinMOS memory devices that are based on the diode with structured doped layers are investigated. The memory behavior, which is demonstrated as capacitance switching for electrical signals, and light emission for optical signals, can be tuned either by the applied voltage or ultraviolet light illumination, respectively. The working mechanism is explained by the existence of quasi steady-states as well as the width variation of space charge zones. The pinMOS memory shows excellent repeatability, an endurance of more than 104 write-read-erase-read cycles, and currently already over 24 h retention time. Furthermore, an early-stage investigation on emulating synaptic plasticity reveals the potential of pinMOS memory for applications in neuromorphic computing. Overall, the results indicate that pinMOS memory in principle is promising for a variety of future applications in both electronic and photonic circuits. A detailed understanding of this new concept of memory device, for which this thesis lays an important foundation, is necessary to proceed with further enhancements.:1 Introduction 1 2 Fundamentals of organic semiconductors 5 2.1 Electronic states of a molecule 5 2.1.1 Atomic orbitals and molecular orbitals 5 2.1.2 Solid states 9 2.1.3 Singlet and triplet states 12 2.2 Charge transport 13 2.2.1 Charge carrier mobility 13 2.2.2 Charge carrier transport 14 2.3 Charge injection 17 2.3.1 Current limitation 17 2.3.2 Charge injection mechanisms 20 2.4 Doping 22 3 Organic junctions and devices 25 3.1 Metal-semiconductor junction 25 3.1.1 Schottky junction 25 3.1.2 Surface states 27 3.2 Metal-oxide-semiconductor capacitor 29 3.3 Junctions and diodes 31 3.3.1 PN junction and diode 31 3.3.2 PIN junction and diode 32 4 Organic non-volatile memory devices 35 4.1 Basic concepts 35 4.2 Organic resistive memory devices 37 4.2.1 Device architecture and switching behavior 38 4.2.2 Working mechanisms 38 4.3 Organic transistor-based memory devices 41 4.3.1 Organic field-effect transistor and memory devices based thereon 41 4.3.2 Floating gate memory 43 4.3.3 Charge trapping memory 45 4.4 Organic ferroelectric memory devices 46 4.4.1 Ferroelectric capacitor memory 47 4.4.2 Ferroelectric transistor memory 48 4.4.3 Ferroelectric diode memory 49 5 Experimental methods 53 5.1 Device fabrication 53 5.2 Device characterization 55 5.3 Materials 57 6 Lateral current flow in semiconductor devices having crossbar electrodes 61 6.1 Introduction 61 6.2 Device architecture 62 6.3 Characteristics comparison between unstructured and structured devices 63 6.3.1 Charging measurement 63 6.3.2 Current-voltage characteristics 64 6.3.3 Capacitance-frequency characteristics 67 6.4 Influence of conductivity of doped layers 69 6.4.1 Dependence on doped layers thickness 69 6.4.2 Dependence on temperature 73 6.5 Lateral charging simulation 74 6.5.1 Analytical description 74 6.5.2 RC circuit simulation 76 6.5.3 Parameters for doped layers gained by simulation 79 6.6 Pseudo trap analysis 81 6.6.1 The pseudo trap density of states determination 81 6.6.2 The pseudo trap analysis under simulated identical conditions 84 6.7 Summary 85 7 The pinMOS memory: novel diode-capacitor memory with multiple-bit storage 87 7.1 Introduction 87 7.2 Device architecture 88 7.2.1 Dependence on layout and pixel 89 7.2.2 Fundamental memory behavior characterization 93 7.3 Working mechanism 96 7.3.1 Working mechanism of quasi-steady states 97 7.3.2 Working mechanism of dynamic states 101 7.4 Tunability of the memory effect 105 7.4.1 Operation parameters 106 7.4.2 Photoinduced tunability 108 7.4.3 Intrinsic layer thickness 110 7.5 Potential in neuromorphic computing application 111 7.5.1 Extracting capacitance at 0 V sequentially 112 7.5.2 Mimicking the long-term plasticity (LTP) behavior 113 7.6 Summary 114 8 Optoelectronic properties of pinMOS memory 117 8.1 Introduction 117 8.2 Measurement setup 117 8.3 pinMOS memory emission intensity 118 8.4 Pulse characteristics and device brightness 119 8.5 Conclusion 124 9 Conclusion 125 Bibliography 129 List of Figures 145 List of Tables 151 List of Abbreviations 153 Publications and Conference 157 Acknowledgment 159 / Es wird ein neuartiges, organisches kapazitives Speicherelement demonstriert, das p-i-n-Metalloxid-Halbleiter (pinMOS) Speicher genannt wird und eine Mehrfachbitspeicherung besitzt, die elektrisch und optisch programmiert und ausgelesen werden kann. Die auf einer Diode basierende Architektur vereinfacht den Herstellungsprozess sowie die weitere Optimierung und könnte sogar Inspiration für neue kapazitive Speichermedien sein. Darüber hinaus basiert dieses innovative pinMOS Speicherelement auf der lokalen Aufladung einer integrierten Kapazität und nicht auf einem zusätzlichem “Floating Gate”. Bevor das Speicherelement wie gewünscht funktioniert, muss der Leckstrom, der durch die laterale Aufladung der dotierten Schichten außerhalb des aktiven Bereichs verursacht wird, unterdrückt werden. Deshalb werden in dieser Arbeit zuerst die lateralen Aufladungseffekte in organischen Leuchtdioden (OLEDs) untersucht. Beim Vergleich verschiedener Device-Strukturen wird die Existenz von lateralen Stromflüssen im Zentimeterbereich in den n- und p-dotierten Schichten gezeigt, was zu einer unerwünschten erhöhten Kapazität und folglich einem höheren Leckstrom führt. Diese laterale Aufladung kann durch die Strukturierung der dotierten Schichten kontrolliert werden, was zu extrem geringen Gleichgewichtsleckströmen in den OLEDs (10-7 mA/cm2 bei -1 V) resultiert. Es wird auch gezeigt, dass die lateralen Ströme genutzt werden können um die spezifische Leitfähigkeit sowie die Aktivierungsenergie der einzelnen dotierten Schichten zu extrahieren, wenn diese mit einem RC-Modell modelliert werden. Im zweiten Teil werden pinMOS Speicherelemente, die auf der Diode mit strukturierten dotierten Schichten basieren, untersucht. Das Speicherverhalten, dass durch Kapazitätsschaltung für elektrische Signale und als Lichtemission für optische Signale gezeigt wird, kann entweder durch die angelegte Spannung, beziehungsweise durch die Belichtung mit ultraviolettem Licht eingestellt werden. Die Wirkungsweise wird durch die Existenz quasistatischer Gleichgewichte sowie durch die Größenänderung der Raumladungszonen erklärt. Der pinMOS Speicher zeigt eine hervorragende Wiederholbarkeit, eine Beständigkeit über mehr als 104 Schreiben-Lesen-Löschen-Lesen Zyklen und aktuell schon eine Retentionszeit von über 24 h. Weiterhin offenbaren erste Versuche in der Nachahmung von Neuronaler Plastizität das Potenzial von pinMOS Speichern für Anwendungen im “Neuromorphic Computing”. Insgesamt deuten die Ergebnisse an, dass pinMOS Speicher prinzipiell vielversprechend für eine Vielzahl von zukünftigen Anwendungen in elektronischen und photonischen Schaltkreisen ist. Ein tiefgreifendes Verständnis von diesem Konzept neuartiger Speicherelemente, für das diese Arbeit eine wichtige Grundlage bildet, ist notwendig, um weitere Verbesserungen zu entwickeln.:1 Introduction 1 2 Fundamentals of organic semiconductors 5 2.1 Electronic states of a molecule 5 2.1.1 Atomic orbitals and molecular orbitals 5 2.1.2 Solid states 9 2.1.3 Singlet and triplet states 12 2.2 Charge transport 13 2.2.1 Charge carrier mobility 13 2.2.2 Charge carrier transport 14 2.3 Charge injection 17 2.3.1 Current limitation 17 2.3.2 Charge injection mechanisms 20 2.4 Doping 22 3 Organic junctions and devices 25 3.1 Metal-semiconductor junction 25 3.1.1 Schottky junction 25 3.1.2 Surface states 27 3.2 Metal-oxide-semiconductor capacitor 29 3.3 Junctions and diodes 31 3.3.1 PN junction and diode 31 3.3.2 PIN junction and diode 32 4 Organic non-volatile memory devices 35 4.1 Basic concepts 35 4.2 Organic resistive memory devices 37 4.2.1 Device architecture and switching behavior 38 4.2.2 Working mechanisms 38 4.3 Organic transistor-based memory devices 41 4.3.1 Organic field-effect transistor and memory devices based thereon 41 4.3.2 Floating gate memory 43 4.3.3 Charge trapping memory 45 4.4 Organic ferroelectric memory devices 46 4.4.1 Ferroelectric capacitor memory 47 4.4.2 Ferroelectric transistor memory 48 4.4.3 Ferroelectric diode memory 49 5 Experimental methods 53 5.1 Device fabrication 53 5.2 Device characterization 55 5.3 Materials 57 6 Lateral current flow in semiconductor devices having crossbar electrodes 61 6.1 Introduction 61 6.2 Device architecture 62 6.3 Characteristics comparison between unstructured and structured devices 63 6.3.1 Charging measurement 63 6.3.2 Current-voltage characteristics 64 6.3.3 Capacitance-frequency characteristics 67 6.4 Influence of conductivity of doped layers 69 6.4.1 Dependence on doped layers thickness 69 6.4.2 Dependence on temperature 73 6.5 Lateral charging simulation 74 6.5.1 Analytical description 74 6.5.2 RC circuit simulation 76 6.5.3 Parameters for doped layers gained by simulation 79 6.6 Pseudo trap analysis 81 6.6.1 The pseudo trap density of states determination 81 6.6.2 The pseudo trap analysis under simulated identical conditions 84 6.7 Summary 85 7 The pinMOS memory: novel diode-capacitor memory with multiple-bit storage 87 7.1 Introduction 87 7.2 Device architecture 88 7.2.1 Dependence on layout and pixel 89 7.2.2 Fundamental memory behavior characterization 93 7.3 Working mechanism 96 7.3.1 Working mechanism of quasi-steady states 97 7.3.2 Working mechanism of dynamic states 101 7.4 Tunability of the memory effect 105 7.4.1 Operation parameters 106 7.4.2 Photoinduced tunability 108 7.4.3 Intrinsic layer thickness 110 7.5 Potential in neuromorphic computing application 111 7.5.1 Extracting capacitance at 0 V sequentially 112 7.5.2 Mimicking the long-term plasticity (LTP) behavior 113 7.6 Summary 114 8 Optoelectronic properties of pinMOS memory 117 8.1 Introduction 117 8.2 Measurement setup 117 8.3 pinMOS memory emission intensity 118 8.4 Pulse characteristics and device brightness 119 8.5 Conclusion 124 9 Conclusion 125 Bibliography 129 List of Figures 145 List of Tables 151 List of Abbreviations 153 Publications and Conference 157 Acknowledgment 159

The calculation of frequency-dependent cable parameters is essential for simulations of transient phenomena in electrical power systems. The simulation of transients is more complicated than the calculation of currents and voltages in the nominal frequency range. The model has to represent the frequency dependency and the wave propagation behavior of cable lines. The introduced model combines an improved subconductor method for the determination of the frequency-dependent parameters and a PI section wave propagation model. The subconductor method considers the skin and proximity effect in all conductors for frequency ranges up to few megahertz. The subconductor method method yields accurate results. The wave propagation part of the cable model is based on a cascaded PI section model. A modal transformation technique has been used for the calculation in the time domain. The frequency-dependent elements of the related modal transformation matrices have been fitted with rational functions. The frequency dependence of cable parameters has been reproduced using a vector fitting algorithm and has been implemented into an resistor-inductor-capacitor network (RLC network) for each PI section. The proposed full model has been validated with measured data.

Der Gegenstand dieser Arbeit ist eine neue Optimierungsmethode zur Minimierung der Produktkosten von Kraftwerksprozessen ohne und mit nachgeschalteten Anwendungen. Diese Methode, die Planern und Projektanten als Werkzeug zur Auslegung von Kraftwerken dienen soll, wird erläutert und exemplarisch zur Optimierung eines ausgewählten Gas- und Dampfturbinenkraftwerkes verwendet. Im Rahmen der Untersuchungen werden dabei zwei Varianten betrachtet: Der Kraftwerksentwurf/-betrieb ohne und mit Auskopplung von Energie- und Stoffströmen. Beim Kraftwerksentwurf/-betrieb mit Auskopplung von Energie- und Stoffströmen wird das Gas- und Dampfturbinenkraftwerk mit einer nachgeschalteten hybriden Meerwasserentsalzungsanlage verknüpft. Zur Identifizierung der jeweils zu optimierenden Komponenten/Parameter werden bei der neuen Methode Elemente der thermo- bzw. exergoökonomischen Analyse und der Sensitivitäts- und Trendlinienanalysen verwendet. Die Optimierung selbst folgt dem Koordinatenverfahren nach Gauß und Seidel. Anhand der Optimierungsergebnisse und der Kriterien ’Auswahl/Beitrag der Komponenten/Parameter’ sowie ’Rechenumfang’ wird die neue Optimierungsmethode mit bekannten thermo- bzw. exergoökonomischen Optimierungsmethoden (Quadranten-/Matrix-Methode, thermo-/exergoökonomische Kennzahlen-Methode) verglichen und bewertet. Zur Ergebnisdiskussion werden Parameterstudien erstellt. Abschließend werden Empfehlungen zur Gestaltung des untersuchten Gas- und Dampfturbinenkraftwerkes gegeben und Ansätze für weiterführende Forschungsarbeiten in der Kraftwerkstechnik abgeleitet.

Nachrichtentechnische Systeme werden stets durch unvermeidbare zufällige Störungen beeinflußt. Neben anderen Komponenten sind davon besonders Oszillatoren betroffen. Die durch die Störungen verursachten zufälligen Schwankungen in der Oszillatorausgabe können als Amplituden- und Phasenabweichungen modelliert werden. Dabei zeigt sich, daß vor allem zufällige Phasenfluktuationen von Bedeutung sind. Zufällige Phasenfluktuationen können unter Verwendung stochastischer Prozesse zweiter Ordnung mit kurzem oder langem Gedächtnis modelliert werden. Inhalt der Dissertation ist die Herleitung eines Verfahrens zur Simulation zufälliger Phasenfluktuationen von Oszillatoren mit kurzem Gedächtnis unter Berücksichtigung von Datenblattangaben.

Thermische Ausheilprozesse werden bei der Transistorformation im Wesentlichen eingesetzt, um die durch die Ionenimplantation entstandenen Kristallschäden auszuheilen und die eingebrachten Dotanden zu aktivieren. Besonders kritisch sind dabei die finalen Aktivierungsprozesse, bei denen die Source/Drain-Gebiete der Transistoren gebildet werden. Im Zuge der kontinuierlichen Skalierung der CMOSFET-Technologie ist es außerdem erforderlich, möglichst flache, abrupte Dotierungsprofile mit maximaler elektrischer Aktivierung zu erhalten, um die bei diesen Bauelementeabmessungen immer stärker auftretenden Kurzkanaleffekte zu unterdrücken und gleichzeitig eine höhere Leistungsfähigkeit der Transistoren zu gewährleisten. Zur maximalen Aktivierung bei minimaler Diffusion der eingebrachten Dotanden müssen dazu während der finalen Ausheilung extrem kurze Ausheilzeiten bei sehr hohen Temperaturen bewerkstelligt werden. Mit dem derzeitig angewandten Ausheilverfahren, der schnellen thermischen Ausheilung (RTA), bei der die minimale Ausheilzeit im Bereich von 1 s liegt, sind diese Vorgaben nicht mehr realisierbar. Nur durch den Einsatz von neuartigen thermischen Ausheilprozessen mit Ausheilzeiten im Millisekundenbereich können diese Forderungen erreicht werden. Das Thema der vorliegenden Arbeit ist die wissenschaftliche Untersuchung der neuartigen Ausheilprozesse und die experimentelle Realisierung von Integrationsmöglichkeiten in die planare Hochleistungs-SOI-CMOSFET-Technologie. Dazu wird zunächst die Notwendigkeit der Einführung der neuartigen Ausheilprozesse erläutert. Anschließend wird basierend auf experimentellen Untersuchungen der Einfluss der Kurzzeitausheilung auf die Diffusion und Aktivierung der Dotierstoffe für eine p- und n-Dotierung analysiert. Des Weiteren werden zwei unterschiedliche Technologien der Kurzzeitausheilung, die Blitzlampen- und Laser-Ausheilung, und deren Einfluss auf das Transistorverhalten sowohl auf Wafer- als auch auf Mikroprozessorebene untersucht. Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit liegt auf der experimentellen Untersuchung zur Integration der Kurzzeitausheilung in den Herstellungsprozess von Hochleistungs-SOI-CMOSFETs. Zwei verschiedene Ansätze werden dabei näher betrachtet. Zum Einen wird der Einfluss der Kurzzeitausheilung als zusätzlicher Ausheilschritt im Anschluss an die herkömmliche RTA und zum Anderen als alleiniger Ausheilschritt ohne RTA untersucht. Die Ergebnisse der durchgeführten Experimente zeigen, dass durch die zusätzliche Kurzzeitausheilung nach Ansatz 1 ohne eine Veränderung des Herstellungsprozesses ein verbessertes Transistorverhalten erreicht werden kann. Demgegenüber ist die Integration der Kurzzeitausheilung nach Ansatz 2 nur durch eine Anpassung der Transistorarchitektur und eine Optimierung der Implantationsparameter für die Halo-, Source/Drain-Erweiterungs- und Source/Drain-Gebiete möglich. Ein Hauptaugenmerk bei der Herstellung diffusionsarmer p-MOSFETs nach Ansatz 2 liegt in der Implementierung von Si1-xGex-Source/Drain-Gebieten, um die Erhöhung der Leistungsfähigkeit durch diese Verspannungsquelle auch bei diesen Transistortypen zu gewährleisten. Die dazu durchgeführten experimentellen Untersuchungen zeigen, dass bei diffusionsarmen p-MOSFETs mit Si1-xGex in den Source/Drain-Gebieten des Transistors, die Wahl der richtigen Implantationsspezies von entscheidender Bedeutung ist. Abschließend erfolgt eine Gegenüberstellung der Ergebnisse von optimierten, diffusionsarmen n- und p-MOSFETs mit Transistoren der 45 nm-Technologie. Letztere basieren auf einem Prozess mit einer kombinierten Ausheilung von RTA und Kurzzeitausheilung. Dabei wird gezeigt, dass im Gegensatz zur herkömmlichen RTA-Ausheilung eine weitere Miniaturisierung der planaren Transistorstruktur mit Hilfe der Kurzzeitausheilung möglich ist.

Die Z-Transformation ist ein wichtiges Werkzeug für diskontinuierliche Regelungen. Ein wenig beachteter Transformationsweg führt über die Berechnung von Residuen. Alle wichtigen Besonderheiten wie Mehrfachpole, Sprungfähigkeit, komplexe Pole oder Zeitverschiebung unterhalb der Abtastzeit (modifizierte Z-Transformation) können einbezogen werden. Die Vorgabe von Reihenabbruchkriterien oder das Auffinden von Summenformeln ist nicht notwendig. Der Weg ist prinzipiell für manuelle und maschinelle Berechnungen einsetzbar. Die Vorgehensweise wird durch drei ausführliche Beispiele verdeutlicht. / The Z-transformation is an important tool for the control of discontinuous systems. A seldom considered transformation way uses the residue computation. All relevant fea-tures as for instance multiple poles, process with feedthrough, complex poles or delay less than the sampling time (so called modified Z-transformation) may be included. There is no truncation criterion or search for a sum formula necessary. This way is always applicable for manual as well as for computer-aided computations. Three detailed examples demonstrate the use of the formulas.

Der vorliegende Beitrag stellt einen Entwurf für eine flexible und robuste Steuerungsarchitektur für Roboter- und Fertigungssysteme vor. Dabei wurde versucht ein offenes Konzept zu realisieren, welches einen vereinfachten Engineeringprozess ermöglicht. Hierzu wird innerhalb der Steuerung eine Trennung zwischen einem funktionellen verhaltensbasierten und einem ablauforientierten Modell vorgeschlagen. Dieser Ansatz wird durch die Verwendung von Aktionsprimitiven innerhalb einer hybriden Robotersteuerung ermöglicht. Diese garantieren durch ihre ausgeprägte Modularität eine hohe Flexibilität und Erweiterbarkeit des entstandenen Systems. Im Beitrag wird sowohl der entstandene Entwurf diskutiert als auch eine prototypische objektorientierte Implementierung vorgestellt sowie erste Ergebnisse präsentiert. / This paper presents a framework for a flexible and robust control architecture for robotic systems. The design incorporates an application independent system concept which allows a simplified engineering process. For this purpose a distinction between a functional behavioural and a sequential control system model is proposed. This approach is based on the utilisation of action primitives within a hybrid control architecture. The use of these primitives affords a high level of modularity through increasing flexibility and expandability of the resulting system. In this paper the proposed framework will be discussed as well as a prototypical object-oriented implementation and first results.

The navigation tasks in advanced home robotic applications incorporating reliable revisiting strategies are dependent on very low cost but nevertheless rather accurate localization systems. In this paper a localization system based on the principle of trilateration is described. The proposed system uses only a single small base station, but achieves accuracies comparable to systems using spread beacons and it performs sufficiently for map building. Thus it is a standalone system and needs no odometry or other auxiliary sensors. Furthermore a new approach for the problem of the reliably detection of areas without direct line of sight is presented. The described system is very low cost and it is designed for use in indoor service robotics. The paper gives an overview on the system concept and special design solutions and proves the possible performances with experimental results.

Die extrem große Bandbreite, die UWB-Systeme zur Übertragung von Daten nutzen können, ermöglicht theoretisch eine sehr hohe Datenrate. Eine mögliche Umsetzung der UWB-Technologie ist die sogenannte Multiband-Impuls-Radio-Architektur (MIRA). Dieses UWB-System basiert auf der Übertragung von Daten mittels kurzer Impulse parallel in mehreren Frequenzbändern. Als Empfänger kommen einfache Energiedetektoren zum Einsatz. Diese Komponenten haben entscheidenden Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des gesamten Systems. Deshalb liegt der Schwerpunkt dieser Arbeit auf der Untersuchung der Leistungsfähigkeit und im speziellen der Herleitung der Bitfehlerwahrscheinlichkeiten für Energiedetektoren in unterschiedlichen UWB-Kanälen. Aufgrund des sehr einfachen Aufbaus eines Energiedetektors wird dieser auch in vielen anderen Bereichen eingesetzt. So werden Energiedetektoren zur Detektion von freien Bereichen im Übertragungsspektrum bei Cognitive Radio und für weitere unterschiedliche Übertragungssysteme wie z.B. Sensorsysteme mit geringer Datenrate und Übertragungssysteme die zusätzlich Ortung ermöglichen, genutzt.