IRT - Lehrstuhl und Institut für Regelungstechnik

 

Institutsleiter

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dirk Abel

Studienrichtungen

alle (Regelungstechnik ist Pflichtfach für alle Studienrichtungen der Fakultät 4)

Das Institut für Regelungstechnik koordiniert in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Prozessleittechnik und dem Lehrstuhl für Informatik 11 (Embedded Software) den interdisziplinären Masterstudiengang Automatisierungstechnik.

Schwerpunkte

Das Institut für Regelungstechnik vertritt seit 1957 in der Fakultät für Maschinenwesen der RWTH Aachen die Regelungs- und Automatisierungstechnik. Dabei versteht sich der Lehrstuhl als Vertreter der Regelungstheorie in den vielfältigen Anwendungsbereichen der Regelungs- und Automatisierungstechnik im Maschinenbau und weiteren Ingenieurs-, Natur- und Lebenswissenschaften. Methodische Schwerpunkte bilden derzeit die modellgestützte prädiktive Regelung, die robuste Regelung, die Betrachtung von digital vernetzten Regelsystemen, die Sensorfusion und das maschinelle Lernen in der industriellen Regelungstechnik.

Forschungsschwerpunkte

Das Leitmotiv des Instituts für Regelungstechnik basiert auf der technischen Überführung der theoretischen Grundlagen der Regelungstechnik auf konkrete Anwendungen im praxisrelevanten Maßstab und gliedert sich entsprechend seiner Kerngebiete in die Gruppen Biomedizintechnik, Energieverfahrenstechnik, Mobilität, Industriesysteme, Navigationslösungen, Produktionssysteme und Windenergie.

Die Gruppe „Biomedizintechnik“ widmet sich neuartigen Technologien für die Gesundheitsversorgung der Zukunft. Im Zentrum stehen dabei neue technische Lösungen für Patienten, ebenso wie die Unterstützung des medizinischen Personals. Über die verschiedenen Anwendungen hinweg entwickelt die Gruppe hierzu mathematische Modelle des menschlichen Körpers. Zunehmend kommen auch datengestützte Ansätze aus dem maschinellen Lernen und der künstlichen Intelligenz zum Einsatz.

Die Arbeitsgruppe „Energieverfahrenstechnik“ forscht an innovativen, modellbasierten Regelungskonzepten, die einen effizienten und sicheren Betrieb von komplexen Energiesystemen ermöglichen. Im Fokus der Forschungsbemühungen stehen einerseits die ökonomische und ökologische Energiebereitstellung für mobile Anwendungen mittels Verbrennungsmotor und Brennstoffzelle. Darüber hinaus sind auch stationäre Anwendungen wie solarthermische Kraftwerke, speicherbasierte hybride Energiesysteme und Gasturbinen Gegenstand aktueller Untersuchungen.

Der Bereich „Mobilität“ erforscht die verkehrsträgerübergreifende Automatisierung von beispielsweise Straßenfahrzeugen, Schiffen, Zügen und Multikoptern. Forschungsschwerpunkte liegen in der Modellierung der Fahrzeugdynamik, der Planung sicherer und zielführender Trajektorien sowie der Verfolgung einer gewünschten Trajektorie mittels moderner Regelungsverfahren. Als wichtige Grundlage der Fahrzeugautomatisierung werden zudem Umgebungs- und Fahrzeugdaten mithilfe umfassender Sensorik gewonnen und nutzbringend miteinander verknüpft, um beispielsweise die aktuelle Verkehrslage einschätzen und eine Risikobewertung durchführen zu können.

Die Gruppe „Industriesysteme“ forscht an vielfältigen Themen zur Automatisierung industrieller Systeme und Anlagen, um deren Performanz bzw. Effektivität zu steigern. Im Mittelpunkt stehen hierbei die Prozessmodellierung und Regelung, mit dem Ziel theoretische regelungstechnische Ansätze auf industrielle Anwendungen zu übertragen. Dabei werden herkömmliche Ansätze der physikalischen Modellierung um aktuelle Methoden des Machine Learnings erweitert. Diese Verknüpfung erlaubt die hohe Modellgüte datenbasierter Ansätze mit vorhandenem Expertenwissen zu kombinieren. Die Verwendung modellbasierter Regler gestattet es zudem, steigende Sicherheits- und Qualitätsanforderungen im industriellen Kontext explizit zu berücksichtigen und in den Reglerentwurf zu integrieren.

Die Gruppe „Produktionssysteme“ forscht an vielfältigen Fragestellungen der Automatisierungstechnik im Rahmen verschiedenster Produktions- und Fertigungsverfahren. Das Ziel intelligenter Fertigungssysteme erfordert hierbei eine autarke Prozessführung und Überwachung, um eine hohe Reproduzierbarkeit auch im Falle veränderlicher Prozessbedingungen zu erreichen. Zu diesem Zweck untersucht die Gruppe abseits maschinennaher Regelkreise auch die Nachführung übergeordneter Prozess- und Qualitätsgrößen. Adaptive Regelkonzepte erlauben, die zyklische Natur vieler Produktionsprozesse abzubilden und eine iterative Verbesserung der Prozessführung zu realisieren. Im Zuge der Digitalisierung moderner Produktionsanlagen kommen zudem verstärkt datenbasierte Ansätze zum Einsatz, welche die zumeist physikalische Prozessbeschreibung ergänzen. Aufsetzende Verfahren zur modellbasierten Optimierung werden für eine erhöhte Prozessstabilität im Fertigungsumfeld untersucht.

Der Bereich „Navigationslösungen“ bereitet die Basis für autonom fahrende Systeme unter Verwendung von Satellitennavigation und Inertialsensorik, wobei explizit das europäische Navigationssystem Galileo Verwendung findet. Darüber hinaus spielt für die Anwendung in sicherheitskritischen Bereichen eine Bewertung der Integrität der ermittelten Navigationslösung und ihr Vertrauensbereich eine Schlüsselrolle. Insgesamt steht die Verbesserung wichtiger Lokalisierungseigenschaften, wie Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Genauigkeit durch Sensorfusion und Einbeziehung externer Daten im Vordergrund, um daraus eine zuverlässige Aussage über den dynamischen Zustand des betrachteten Fahrzeugs zu treffen. Dieser Zustand bildet wiederum die Grundlage für Trajektorienbestimmung und -regelung im Kontext der Fahrzeugautomatisierung.

Die Forschungsschwerpunkte der Gruppe „Windenergie“ liegen im Bereich innovativer modellbasierter Regelungsverfahren im vielfältigen Themenkomplex der Windenergie. In diesem thematischen Rahmen entwickelt die Forschungsgruppe modellbasierte prädiktive Regelungs- und Schätzverfahren für Windenergieanlagen, um simultan eine Leistungsmaximierung und eine Lastenminimierung unter Einhaltung der Betriebsgrenzen zu erreichen. Ebenfalls werden neuartige Hardware-in-the-Loop Verfahren zur Virtualisierung physischer Komponenten erforscht, um Windenergieanlagen der Megawatt-Klasse in multi-physikalische Prüfstände einbinden zu können.

Kontakt

IRT - Institut für Regelungstechnik der RWTH Aachen
Campus-Boulevard 30
52074 Aachen

Tel.:+49 241 80-275 00
Fax:+49 241 80-222 96


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