Verfahren Zur Identifikation Nichtlinearer Dynamischer Getriebemodelle

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Verfahren Zur Identifikation Nichtlinearer Dynamischer Getriebemodelle

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Author : Sebastian Nowoisky
language : de
Publisher:
Release Date : 2016

Verfahren Zur Identifikation Nichtlinearer Dynamischer Getriebemodelle written by Sebastian Nowoisky and has been published by this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2016 with categories.

Verfahren Zur Identifikation Nichtlinearer Dynamischer Getriebemodelle

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Author : Nowoisky, Sebastian
language : de
Publisher: Universitätsverlag der TU Berlin
Release Date : 2016-11-18

Verfahren Zur Identifikation Nichtlinearer Dynamischer Getriebemodelle written by Nowoisky, Sebastian and has been published by Universitätsverlag der TU Berlin this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2016-11-18 with Technology & Engineering categories.

Immer komplexere Fahrzeuge erreichen den Kunden. Der Zielkonflikt zwischen Komfort, Sportlichkeit und geringerem Ressourcenverbrauch ist dank der Automatisierung des Triebstrangs möglich. Mit Entwicklungszyklen von ca. drei Jahren für ein Fahrzeug und einer globalen Arbeitsteilung ist die modellbasierte Entwicklung heute Stand der Technik. Die Parameter der Getriebemodelle werden aus Vorwissen adaptiert oder durch aufwendige Komponententests bestimmt. Ein Getriebemodell zu parametrieren ist eine zentrale Herausforderung für die Entwicklungsingenieure, da nur eine begrenzte Anzahl an Prototypenfahrzeugen und Komponenten zur Verfügung stehen. Diesen skizzierten Prozess durch einen geeigneten Ansatz eines Triebstrangmodells für die Software- und Funktionsentwicklung zu unterstützen, ist eine Problemstellung dieser Arbeit. Zusätzlich wird die Frage beantwortet, wie der Ablauf bestehend aus Versuchsdurchführung und modernen Identifikationsmethoden mit Hilfe eines Getriebeprüfstands strukturiert werden kann. In diesem Beitrag werden Getriebeparameter wie Massenträgheit und Reibmomente durch Strukturierte Rekurrente Neuronale Netze (SRNN) an einem automatisierten Handschaltgetriebe identifiziert. Aufgrund nicht zu vernachlässigender Temperatureinflüsse an den Lagerstellen wird das SRNN erweitert, um eine zweidimensionale Nichtlinearität abbilden zu können. Die Kupplungskapazität, das Verzahnungsspiel und weitere Parameter werden durch automatisierte Versuche am Getriebeprüfstand bestimmt. Abschließend werden exemplarische Versuche in der Simulation am Beispiel eines Doppelkupplungsgetriebes angewandt, um die Generalisierbarbeit der Methodik zu demonstrieren. Modern cars are increasingly complex when they reach their customers. The automation of the powertrain makes it possible to balance the main development targets dynamic, comfort and reduced consumption. With an average development cycle of approximately 3 years for a vehicle and a global division of labor, the model-based development is state of the art. The parameter of new gearbox models are based on adapted models from the past and validated parameterized component tests. It is the key challenge for development engineers to parametrize a transmission model since the number of prototype test and component tests are limited (and its goal it is to reduce this number further). In addition it is shown, how the validate transmission test bench experiments and modern identification methods. Furthermore how it can be structured with a gearbox test bench. To support this software and function development process as outlined before, an drivetrain model approach is suggested. In addition, the sequence of used transmission test bench experiments in combination with modern identification methods is structured. In this thesis transmission parameters such as inertia and friction torques are going to be identified on an automated manual transmission by Structured Recurrent Neural Networks (SRNN). Due to significant effects of temperature at the bearing places, the SRNN is extended to ensure the mapping of a two-dimensional non-linearity. Furthermore, the clutch capacity is determined by an automated test on transmission test bench. Finally, to demonstrate the generalizability of the methology, exemplary experiments trials where performed in the simulation on a dual clutch transmission.

Identifikation Dynamischer Systeme

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Author : Christian Bohn
language : de
Publisher: Springer-Verlag
Release Date : 2016-12-13

Identifikation Dynamischer Systeme written by Christian Bohn and has been published by Springer-Verlag this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2016-12-13 with Technology & Engineering categories.

Das Werk vermittelt eine ausführliche und vertiefte Einführung in das Gebiet der Identifikation dynamischer Systeme. Verschiedene Verfahren werden dazu vorgestellt. Ziel bei allen Verfahren ist es, anhand von gemessenen Ein- und Ausgangssignalen eines technischen oder auch nichttechnischen Systems ein mathematisches Modell dieses Systems zu ermitteln, welches das tatsächliche Verhalten möglichst gut beschreibt. Dabei werden Identifikationsverfahren sowohl für lineare und nichtlineare Eingrößen- als auch Mehrgrößensysteme behandelt. Als Ergebnis erhält man gewöhnlich ein zeitdiskretes Systemmodell. In vielen Fällen ist es jedoch vorteilhafter, die Parameter zeitkontinuierlicher Systemmodelle zu bestimmen, da diese eine direkte Aussagen über physikalische Eigenschaften des untersuchten Systems ermöglichen. Zahlreiche Beispiele und Anhänge gestatten dem interessierten Leser auch das Selbststudium.

Stereo Vision Based Road Condition Monitoring

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Author : Brunken, Hauke
language : en
Publisher: Universitätsverlag der TU Berlin
Release Date : 2021-05-12

Stereo Vision Based Road Condition Monitoring written by Brunken, Hauke and has been published by Universitätsverlag der TU Berlin this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2021-05-12 with Technology & Engineering categories.

When planning road construction measures, it is essential to have up-to-date information on road conditions. If this information is not to be obtained manually, it is currently obtained using laser scanners mounted on mobile mapping vehicles, which can measure the 3D road profile. However, a large number of mobile mapping vehicles would be necessary to record an entire road network on a regular basis. Since 2D road damages can be found automatically on monocular camera images, the idea was born to use a stereo camera system to capture the 3D profile of roads. With stereo camera systems, it would be possible to equip a large number of vehicles and regularly collect data from large road networks. In this thesis, the potential applications of a stereo camera system for measuring road profiles, which is mounted behind the windshield of a vehicle, are investigated. Since this requires a calibration of the stereo camera system, but the effort for the user should be kept low, the camera self-calibration for this application is also examined. 3D reconstruction from stereoscopic images is a well-studied topic, but its application on road surfaces with little and repetitive textures requires special algorithms. For this reason, a new stereo method was developed. It is based on the plane-sweep approach in combination with semi-global matching. It was tested with different measures for pixel comparison. Furthermore, the plane-sweep approach was implemented in a neural network that solves the stereo correspondence problem in a single step. It uses the stereoscopic images as input and provides an elevation image as output. A completely new approach was developed for the self-calibration of mono cameras and stereo camera systems. Previous methods search for feature points in several images of the same scene. The points are matched between the images and used for the calibration. In contrast to these methods, the proposed method uses feature maps instead of feature points to compare multiple views of one and the same plane. To estimate the unknown parameters, the backpropagation algorithm is used together with the gradient descent method. The measurements obtained by stereoscopic image processing were compared with those obtained by industrial laser scanners. They show that both measurements are very close to each other and that a stereoscopic camera system is in principle suitable for capturing the surface profile of a road. Experiments show that the proposed self-calibration method is capable of estimating all parameters of a complex camera model, including lens distortion, with high precision. Bei der Planung von Straßenbaumaßnahmen ist es unabdingbar, über aktuelle Informationen über den Straßenzustand zu verfügen. Sollen diese Informationen nicht manuell gewonnen werden, werden derzeit Messfahrzeug mit Laserscannern verwendet, welche das 3D-Straßenprofil vermessen können. Für die regelmäßige Erfassung eines gesamten Straßennetzes wäre jedoch eine große Anzahl von Messfahrzeugen erforderlich. Da 2D-Straßenschäden automatisch auf monokularen Kamerabildern gefunden werden können, entstand die Idee, ein Stereokamerasystem zur Erfassung des 3D-Profils zu verwenden. Eine große Anzahl von Fahrzeugen könnte damit ausgerüstet werden und es könnten regelmäßig Daten von großen Straßennetzen erfasst werden. In dieser Arbeit werden die Einsatzmöglichkeiten eines Stereokamerasystems zur Messung von Straßenprofilen untersucht, dass sich hinter der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs befindet. Da hierzu das Stereokamerasystems kalibriert sein muss, der Aufwand für den Anwender aber geringgehalten werden soll, wird außerdem die Selbstkalibrierung für diesen Einsatzzweck untersucht. Die 3D-Rekonstruktion aus stereoskopischen Bildern ist ein viel untersuchtes Thema, aber ihre Anwendung auf Straßenoberflächen mit wenig und sich wiederholenden Texturen erfordert spezielle Algorithmen. Aus diesem Grund wurde ein neues Stereoverfahren entwickelt. Es basiert auf dem Plane-sweep-Ansatz in Kombination mit Semi-global Matching. Es wurde mit verschiedene Maßen für den Vergleich von Pixeln getestet. Darüber hinaus wurde der Plane-sweep-Ansatz in einem neuronalen Netzwerk implementiert, das das Stereo-Korrespondenzproblem in einem einzigen Schritt löst. Es verwendet die stereoskopischen Bilder als Eingabe und liefert als Ausgabe ein Höhenbild. Für die Selbstkalibrierung von Monokameras und Stereokamerasystemen wurde ein völlig neuer Ansatz entwickelt. Bisherige Methoden suchen nach Merkmalspunkten in mehreren Bildern der gleichen Szene. Die Punkte werden zwischen den Bildern zugeordnet und für die Kalibrierung verwendet. Die vorgeschlagene Methode verwendet anstelle von Merkmalspunkten Feature-Maps um mehrere Ansichten derselben Ebene zu vergleichen. Zur Schätzung der unbekannten Parameter wird der Backpropagation-Algorithmus zusammen mit dem Gradientenabstiegsverfahren verwendet. Die durch stereoskopische Bildverarbeitung erhaltenen Messungen wurden mit Messungen von industriellen Laserscannern verglichen. Sie zeigen, dass beide sehr nahe beieinander liegen und dass ein Stereokamerasystem für die Erfassung des Oberflächenprofils einer Straße grundsätzlich geeignet ist. Experimente zeigen, dass die neue Selbstkalibrierungsmethode in der Lage ist, alle Parameter eines komplexen Kameramodells, einschließlich der Linsenverzerrung, mit hoher Präzision abzuschätzen.

Optimization Of Adaptive Test Design Methods For The Determination Of Steady State Data Driven Models In Terms Of Combustion Engine Calibration

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Author : Sandmeier, Nino
language : en
Publisher: Universitätsverlag der TU Berlin
Release Date : 2022-12-01

Optimization Of Adaptive Test Design Methods For The Determination Of Steady State Data Driven Models In Terms Of Combustion Engine Calibration written by Sandmeier, Nino and has been published by Universitätsverlag der TU Berlin this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2022-12-01 with Technology & Engineering categories.

This thesis deals with the development of a model-based adaptive test design strategy with a focus on steady-state combustion engine calibration. The first research topic investigates the question how to handle limits in the input domain during an adaptive test design procedure. The second area of scope aims at identifying the test design method providing the best model quality improvement in terms of overall model prediction error. To consider restricted areas in the input domain, a convex hull-based solution involving a convex cone algorithm is developed, the outcome of which serves as a boundary model for a test point search. A solution is derived to enable the application of the boundary model to high-dimensional problems without calculating the exact convex hull and cones. Furthermore, different data-driven engine modeling methods are compared, resulting in the Gaussian process model as the most suitable one for a model-based calibration. To determine an appropriate test design method for a Gaussian process model application, two new strategies are developed and compared to state-of-the-art methods. A simulation-based study shows the most benefit applying a modified mutual information test design, followed by a newly developed relevance-based test design with less computational effort. The boundary model and the relevance-based test design are integrated into a multicriterial test design strategy that is tailored to match the requirements of combustion engine test bench measurements. A simulation-based study with seven and nine input parameters and four outputs each offered an average model quality improvement of 36 % and an average measured input area volume increase of 65 % compared to a non-adaptive space-filling test design. The multicriterial test design was applied to a test bench measurement with seven inputs for verification. Compared to a space-filling test design measurement, the improvement could be confirmed with an average model quality increase of 17 % over eight outputs and a 34 % larger measured input area. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer modellbasierten adaptiven Versuchsplanungsstrategie für die Anwendung in der Applikation des Stationärverhaltens von Verbrennungsmotoren. Der erste Forschungsteil untersucht, wie sich Grenzen im Eingangsraum in die Versuchsplanung eines adaptiven Prozesses einbinden lassen. Ein weiterer Fokus liegt auf der Identifikation einer modellbasierten Versuchsplanung, die eine bestmögliche Verbesserung der globalen Modellqualität hinsichtlich des Prädiktionsfehlers ermöglicht. Es wird ein Grenzraummodell auf Basis der konvexen Hülle unter Zuhilfenahme eines Algorithmus zur Bestimmung eines konvexen Konus entwickelt, das als Grundlage für eine Versuchsplanung in beschränkten Eingangsräumen verwendet wird. Um die Anwendbarkeit bei hochdimensionalen Problemstellungen zu gewährleisten, wird ein Verfahren vorgestellt, das eine Berechnung auch ohne die Bestimmung der exakten konvexen Hülle und konvexen Konen ermöglicht. Des Weiteren werden verschiedene Methoden zur datengetriebenen Modellbildung des Verbrennungsmotors verglichen, wobei das Gauß-Prozess Modell als die geeignetste Modellierungsmethode hervorgeht. Um die bestmögliche Versuchsplanungsmethode bei der Anwendung des Gauß-Prozess Modells zu ermitteln, werden zwei neue Strategien entwickelt und mit verfügbaren Methoden aus der Literatur verglichen. Eine simulationsbasierte Studie zeigt, dass eine angepasste Mutual Information Methode die besten Ergebnisse liefert. Ein neu entwickeltes relevanzbasiertes Verfahren erreicht die zweitbesten Ergebnisse, bietet aber einen geringeren Berechnungsaufwand als das Mutual Information Verfahren. Das Grenzmodell und das relevanzbasierte Verfahren werden in einem multikriteriellen Versuchsplanungsverfahren zusammengeführt, das an die Anforderungen von Messungen an einem Verbrennungsmotorenprüfstand angepasst ist. In einer simulationsbasierten Studie mit sieben bzw. neun Eingangsparametern und jeweils vier Ausgängen konnte eine durchschnittliche Modellqualitätsverbesserung von 36 % und eine mittlere Vergrößerung des vermessenen Eingangsraumvolumens von 65 % im Vergleich zu einer nichtadaptiven raumfüllenden Versuchsplanung gezeigt werden. Das multikriterielle Versuchsplanungsverfahren wurde anhand von Prüfstandsmessungen mit sieben Eingangsparametern verifiziert. Im Vergleich zu einer raumfüllenden Versuchsplanung konnte eine mittlere Modellqualitätsverbesserung über alle acht Ausgänge von 17 % und ein um 34 % vergrößertes vermessenes Eingangsraumvolumen erreicht werden, wodurch die Ergebnisse der Simulationen bestätigt werden konnten.

Synchronous Data Acquisition With Wireless Sensor Networks

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Author : Funck, Jürgen Helmut
language : en
Publisher: Universitätsverlag der TU Berlin
Release Date : 2018-07-19

Synchronous Data Acquisition With Wireless Sensor Networks written by Funck, Jürgen Helmut and has been published by Universitätsverlag der TU Berlin this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2018-07-19 with Computers categories.

Wireless sensor networks (WSN) are predicted to play a key role in future technological developments like the internet of things. Already they are beginning to be used in many applications not only in the scientific and industrial domains. One of the biggest challenges, when using WSN, is to fuse and evaluate data from different sensor nodes. Synchronizing the data acquisition of the nodes is a key enabling factor for this. So far research has been focused on synchronizing the clocks of the nodes, largely neglecting the implications for the actual measurement results. This thesis investigates the relation between synchronization accuracy and quality of measurement results. Two different classes of time synchronous data acquisition are investigated: event detection and waveform sampling. A model is developed that describes a WSN as a generic multi-channel data acquisition system, thus enabling direct comparison to other existing systems. With the help of this model it is shown, that synchronization accuracy should best be expressed as uncertainty of the acquired timing information. This way, not only the contribution of the synchronization to the overall measurement uncertainty can be assessed, but also the synchronization accuracy required for an application can be estimated. The insights from the uncertainty analysis are used to develop two distinct approaches to synchronous data acquisition: a proactive and a reactive one. It is shown that the reactive approach can also be used to efficiently implement synchronous angular sampling, i.e. data acquisition synchronous to the rotation of a machine's shaft. Furthermore, testing methods are suggested, that evaluate the synchronized data acquisition of an existing WSN as a whole. These methods can be applied to other data acquisition systems without changes, thus enabling direct comparisons. The practical realization of a WSN is described, on which the developed data acquisition methods have been implemented. All implementations were thoroughly tested in experiments, using the suggested testing methods. This way it was revealed, that a system's interrupt handling procedures may have a strong influence on the data acquisition. Furthermore, it was shown that the effective use of fixed-point arithmetic enables synchronous angular sampling in real-time during a streaming measurement. Finally, two application examples are used to illustrate the utility of the implemented data acquisition: the acoustic localization of two sensor nodes on a straight line and a simple order tracking at an induction motor test bench. Diese Dissertation untersucht die Zusammenhänge zwischen Synchronisationsgenauigkeit und Qualität der Messergebnisse. Zwei Klassen von zeitsynchroner Datenerfassung werden dabei betrachtet: die Detektion von Ereignissen und die Aufnahme von Kurvenformen. Es wird ein Modell entwickelt, welches ein WSN als ein allgemeines mehrkanaliges Datenerfassungssystem beschreibt. Dies ermöglicht den direkten Vergleich zwischen WSN und anderen Messsystemen. Weiter wird mit Hilfe des Modells gezeigt, dass die Synchronisationsgenauigkeit vorzugsweise als Unsicherheit der Zeitinformation angegeben werden sollte. Hierdurch kann nicht nur der Beitrag der Synchronisation zur gesamten Messunsicherheit bestimmt sondern auch die von einer Anwendung tatsächlich benötigte Synchronisationsgenauigkeit abgeschätzt werden. Ausgehend von den durch die Unsicherheitsbetrachtung gewonnenen Erkenntnissen werden ein proaktiver und ein reaktiver Ansatz zur synchronen Datenaufnahme entwickelt. Mit dem reaktiven Ansatz können Messdaten auch effizient drehwinkelsynchron, d. h. synchron zur Drehbewegung einer Maschinenwelle, aufgenommen werden. Es werden Testverfahren vorgeschlagen, mit denen sich die Synchronizität der Datenerfassung für ein WSN als Ganzes überprüfen lässt. Diese Verfahren lassen sich unverändert auf andere Messsysteme anwenden und ermöglichen somit direkte Vergleiche. Es wird die praktische Umsetzung eines WSN beschrieben, auf dem die entwickelten Methoden zur Datenerfassung implementiert wurden. Alle Implementierungen wurden mit den vorgeschlagenen Testverfahren untersucht. Hierdurch konnte gezeigt werden, dass die Interrupt-Bearbeitung der Sensorknoten entscheidenden Einfluss auf die Messdatenerfassung hat. Weiter konnte durch den Einsatz von Fixed-Punkt-Arithmetik die drehwinkelsynchrone Datenerfassung in Echtzeit realisiert werden. Schließlich wird die Nützlichkeit der implementierten Datenerfassung an zwei Anwendungen gezeigt: der akustischen Ortung zweier Sensorknoten sowie einer einfachen Ordnungsanalyse.

Berwachung Hydrodynamischer Gleitlager Basierend Auf Der K Rperschallanalyse

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Author : Mokhtari Molk Abadi, Noushin
language : de
Publisher: Universitätsverlag der TU Berlin
Release Date : 2020-12-18

Berwachung Hydrodynamischer Gleitlager Basierend Auf Der K Rperschallanalyse written by Mokhtari Molk Abadi, Noushin and has been published by Universitätsverlag der TU Berlin this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2020-12-18 with Technology & Engineering categories.

Bei Getrieben der Luftfahrt ist die Schadensfrüherkennung von Verschleißkomponenten unerlässlich. Jedoch stellt die zuverlässige und effektive Überwachung hydrodynamischer Gleitlager die Luftfahrt-Industrie vor große Herausforderungen. Die in den meisten Anwendungen zum Einsatz kommenden Messgrößen sind entweder nicht ausreichend sensitiv oder erfüllen nicht die Anforderungen an begrenztem Bauraum. Die Körperschalltechnologie (engl. acoustic emission technology; kurz: AE technology) erfüllt beide Kriterien und wird daher in dieser Arbeit eingesetzt. Um die Überwachung automatisiert durchführen zu können, eignen sich Verfahren des maschinellen Lernens, welche auf Grundlage mathematischer Algorithmen Muster in einer Datenreihe erkennen und anschließend den Systemzustand eigenständig und automatisch beurteilen. Hydrodynamische Gleitlager verwenden zur Lagerung den durch die Relativbewegung zwischen Welle und Gleitlagermaterial entstehenden tragenden Schmierfilm. Versagt dieser tragende Schmierfilm durch ungünstige Betriebsbedingungen wie z. B. hohe Lasten, geringe Drehzahlen, hohe Temperaturen oder Start-Stopp-Betrieb, so kommen die Gleitpartner in Kontakt und es entsteht Misch- oder Festkörperreibung. Diese beiden Reibungszustände verursachen Verschleiß und verringern so die Lebensdauer hydrodynamischer Gleitlager. Diese Arbeit gliedert sich somit in zwei wesentliche Bereiche: Reibungsuntersuchungen zur Entwicklung eines Reibungszustandsklassifikators und Verschleißuntersuchungen zur Schätzung des aktuellen Verschleißvolumens mithilfe der AE-Analyse und maschineller Lernverfahren. Die Reibungszustände Flüssigkeits-, Misch- und Festkörperreibung werden durch geeignete Experimente unter variabler Drehzahl, Last und Temperatur an den im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Gleitlagerprüfständen erzeugt. Die während dieser Experimenten erzeugten Muster werden anschließend durch Vorverarbeitung der AE-Signale, Merkmalsbildung aus dem Zeit-, Frequenz und Zeit-Frequenzbereich und Verwendung unterschiedlicher Klassifikatoren wie k-Nächste-Nachbar (kNN) oder Support Vektor Maschinen (SVM) der korrekten Reibungsklasse zugeordnet. Mithilfe von AE-Merkmalen und taktiler Oberflächenmessungen als Validierung wird die Möglichkeit der Überwachung von Einlaufverschleiß während Kurzeitversuchen gezeigt. Zudem werden Langzeitversuche bei konstanter Drehzahl, Last und Temperatur durchgeführt und anschließend ein Modell zur Schätzung des Verschleißvolumens anhand der AE-Analyse entwickelt. Der integrierte AE-Effektivwert (engl. Root Mean Square; kurz: RMS) wird dabei als unabhängige Variable und das Verschleißvolumen des Gleitlagers als abhängige Variable eines Regressionsmodells verwendet. Aus diesen Ergebnissen ergeben sich weitere Fragestellungen wie z. B. die Lokalisierung der Anstreifvorgänge über den Gleitlagerumfang. Dies geschieht durch die Fusionierung des AE-Signals und des Nullimpulssignals eines Inkrementalgebers sowie die Auswertung der entstehenden Amplitudenmodulation. For aviation engines early fault detection of wear components is essential. However, reliable and effective monitoring of hydrodynamic journal bearings is a great challenge for the aviation industry. The measured variables used in most applications are either not sensitive enough or do not meet the requirements of limited design space. The acoustic emission (AE) technology meets both criteria, and is therefore used in this work. In order to perform automatic monitoring, machine learning methods are suitable, which recognize patterns in a data series based on mathematical algorithms and subsequently evaluate the system condition independently and automatically. Hydrodynamic journal bearings use the supporting lubricant film, created by the relative movement between the shaft and the journal bearing material, to support loads. If the supporting lubricant film fails due to unfavourable operating conditions such as high loads, low speeds, high temperatures or start-stop operations, the sliding partners come into contact and mixed or dry friction occurs. These two friction conditions cause wear and therefore reduce the lifetime of hydrodynamic journal bearings. This work is thus divided into two main parts: Friction investigations to develop a friction state classifier and wear investigations to estimate the current wear volume using AE analysis and machine learning methods. The friction states fluid, mixed and dry friction are generated by suitable experiments under varying speeds, loads and temperatures using journal bearing test rigs developed within the scope of this work. The patterns generated during these experiments are afterwards assigned to the correct friction class by preprocessing the AE signals, feature extraction from time, frequency and time-frequency domain and use of different classifiers such as k-nearest neighbor (kNN) or support vector machines (SVM). With the help of AE features and tactile surface measurements as validation the possibility of monitoring run-in wear during short-term tests is shown. In addition, long-term tests at constant speed, load and temperature are carried out, followed by the development of a model estimating the wear volume based on AE analysis. The integrated AE Root Mean Square (RMS) is used as independent variable and the journal bearing wear volume as the dependent variable of a regression model. These results lead to further questions, such as the localization of friction events over the circumference of the journal bearing. This is achieved by fusing the AE signal and the zero pulse signal of an incremental encoder as well as making use of the amplitude modulation effect.

Verschlei Prognose Zur Zuverl Ssigkeitsorientierten Regelung F R Trockene Reibkupplungen

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Author : Strommenger, Daniel
language : de
Publisher: Universitätsverlag der TU Berlin
Release Date : 2021-05-10

Verschlei Prognose Zur Zuverl Ssigkeitsorientierten Regelung F R Trockene Reibkupplungen written by Strommenger, Daniel and has been published by Universitätsverlag der TU Berlin this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2021-05-10 with Technology & Engineering categories.

Bei der Entwicklung moderner Kraftfahrzeuge werden zunehmend höhere Anforderungen an die Zuverlässigkeit gestellt. Während es bisher akzeptabel war, bei einem Schaden eine Werkstatt aufzusuchen, so wird zukünftig erwartet, dass Schäden frühzeitig erkannt und behoben werden. Zur Verringerung der mit einem unerwarteten Ausfall verbundenen Risiken und finanziellen Einbußen werden vorausschauende Instandhaltungsstrategien benötigt. In dieser Arbeit wird eine vorausschauende Instandhaltungsstrategie in Form einer zuverlässigkeitsorientierten Regelung erarbeitet, welche auf einer Verschleißschätzung und -prognose basiert. Die Entwicklung der benötigten Methoden erfolgt am Beispiel einer trockenen Reibkupplung, welche eine wesentliche Komponente im klassischen Antriebsstrang darstellt. Zur Umsetzung der definierten Zielstellung wird zuerst ein physikalisches thermisches Modell der Reibkupplung hergeleitet. Anschließend wird ein Verschleißmodell auf Basis des theoretisch erwarteten Verschleißverhaltens entwickelt. Das thermische Modell und das Verschleißmodell werden anhand von experimentellen Untersuchungen an einem Getriebeprüfstand identifiziert. Aufbauend auf dem Verschleißmodell wird eine Lebensdauerprognose entwickelt. Diese ermittelt den zukünftigen Verschleiß mit Hilfe des Verschleißmodells aus der zukünftigen Beanspruchung, welche aus vergangenen Messdaten extrapoliert wird. Abschließend wird die prognostizierte Lebensdauer der zuverlässigkeitsorientierten Regelung als Eingangsgröße übergeben. Die zuverlässigkeitsorientierte Regelung besteht aus einer modellprädiktiven Anfahrregelung und einer überlagerten Fuzzy-Regelung. Durch die zuverlässigkeitsorientierte Regelung wird das Betriebsverhalten der Kupplungsregelung kontinuierlich angepasst, um eine geforderte Lebensdauer zu garantieren. In the development of modern vehicles demands on reliability increasing continuously. Formerly it was acceptable to visit a workshop in the event of damage. However, damage detection and repairement at an early stage will be expected in future. Predictive maintenance strategies are needed to reduce the risks associated with unexpected downtime and financial losses. In this work, a predictive maintenance strategy by a reliability-oriented control is developed, which is based on wear estimation and prognosis. The development of the required methods is based on the example of a dry friction clutch, which represents an essential component in the classic powertrain. To implement the defined objective, a physical thermal model of the friction clutch is first derived. Subsequently, a wear model is developed on the basis of the theoretically expected wear behavior. The thermal model and the wear model are identified by experimental investigations on a transmission test bench. Based on the wear model, a remaining useful life prediction is developed. This prediction determines future wear from future stress by using the wear model. Therefore, future stress is extrapolated from past data. Finally, the predicted lifetime is used as an input variable of the reliability-oriented control. The reliability-oriented control consists of a model-predictive vehicle launch control and a superimposed fuzzy control. It adapts continuously the operating behavior of the clutch control to guarantee a required system lifetime.

Echtzeitsimulation Leistungselektronischer Schaltungen F R Die Hardware In The Loop Simulation

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Author : Kiffe, Axel
language : de
Publisher: Universitätsverlag der TU Berlin
Release Date : 2018-11-13

Echtzeitsimulation Leistungselektronischer Schaltungen F R Die Hardware In The Loop Simulation written by Kiffe, Axel and has been published by Universitätsverlag der TU Berlin this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2018-11-13 with Technology & Engineering categories.

Das Interesse an Hardware-in-the-Loop (HIL) Simulatoren von leistungselektronischen Schaltungen hat in der Automobilindustrie, wie auch in der Energietechnik, in den letzten Jahrzehnten zugenommen. Im Bereich der Automobilindustrie, in der HIL-Simulationen weit verbreitet sind und die Nachfrage durch den aktuellen Wandel vom klassisch angetriebenen Kraftfahrzeug zu Elektro- und Hybrid- Fahrzeugen begründet ist, steigt das Interesse im Bereich der Energieversorgung durch die Einbindung der dezentral anzubindenden erneuerbaren Energiequellen, wie z. B. Wind- und Solarenergie. Diese Arbeit befasst sich mit Verfahren zur Modellierung leistungselektronischer Schaltungen. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf der Analyse und Weiterentwicklung bekannter Verfahren, die schließlich hinsichtlich Rechenaufwand, Speicherbedarf, Algorithmisierbarkeit, Verallgemeinerbarkeit und Implementierungsmöglichkeit auf Field-Programmable-Gate-Arrays (FPGA) bewertet werden. Darüber hinaus wird eine automatisierte Generierung für die unterstützte Entwicklung von Simulationen auf FPGAs vorgestellt. Anschließend erfolgt die Auswahl zweier Modellierungsverfahren für die Prozessor- bzw. FPGAbasierte HIL-Simulation eines Gleichrichters mit Blindleistungskompensation. Diese dient dem Nachweis der Anwendbarkeit durch Vergleich der Messergebnisse des realen Systems und der HIL-Simulationen. The interest on hardware-in-the-loop (HIL) simulators of power electronic circuits in the field of automotive, as well as in the field of energy supply, has increased in the last decades. While the interest of the automotive sector increases, due to the move from conventional to electric or hybrid electric vehicles, the power suppliers interests are based on the increasing complexity, which is the result of the decentralization structure of the grid and the involvement of renewable energy sources, like wind or solar energy. This thesis investigates in modeling approaches for power electronic circuits. The focus is on the analysis and advancement of known approaches, which are rated by their computation effort, memory usage, algorithmizability, generalizability and usability on processor- and especially Field-Programmable-Gate-Array-based real-time systems. Furthermore, an automatic generation procedure for supporting the engineer by creating an application specific and real-time capable oversampling model for HIL-simulation is presented. At the end of this thesis, based on two chosen modeling approaches, a HIL-simulation of a rectifier with power factor correction is described. Measurements on the real plant and the HILsimulator are compared and serve as proof of applicability.

Berwachung Hybrider Schr Gkugellager In Luftfahrttriebwerken

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Author : Lück, Rudolf
language : de
Publisher: Universitätsverlag der TU Berlin
Release Date : 2018-12-21

Berwachung Hybrider Schr Gkugellager In Luftfahrttriebwerken written by Lück, Rudolf and has been published by Universitätsverlag der TU Berlin this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2018-12-21 with Technology & Engineering categories.

Es wird ein Konzept zur Überwachung hybrider Schrägkugellager für Hauptwellen von Luftfahrttriebwerken vorgestellt. Gezeigt wird die Auswirkung der Interaktion geschädigter keramischer Wälzkörper mit den Stahllaufringen. Es werden Schwachstellen bei der Berechnung von Kugelrotationsfrequenzen besprochen und Möglichkeiten, die Resultate der Berechnung zu verbessern. Im Vergleich werden Vorteile bei der Erfassung von Lagerschäden durch die Messung von Körperschall gegenüber der Messung von Vibrationen oder der Messung von Metallpartikeln im Öl gezeigt. Nachgewiesen wird, dass eine Erkennung von Lagerschäden zu einem frühen Zeitpunkt im Schädigungsprozess möglich ist. Ein besonderer Wert wird auf Möglichkeiten der Entwicklung eines Lebensdauermodells gelegt, um die verbleibende Lebenszeit eines Lagers nach der Erkennung eines Lagerschadens abschätzen zu können. Eingegangen wird auf eine fortlaufende Eigendiagnose der Überwachungseinheit. A concept to monitor hybrid angular ball bearings is presented. Interactions of damaged balls with the steel raceways are shown. Week points in calculating ball spinning speeds are discussed and methods to improve this are proposed. Results based on sensors measuring structure borne noise are compared to results of vibration sensors and metal particle sensors. It is shown that a detection of bearing failures is possible at an early stage of degradation. A concept for a live time model that estimates the remaining time after detecting a bearing failure is delivered. The governing parameters to estimate remaining life after detecting a bearing failure are identified. A concept of a self-monitoring unit is introduced.