M.Sc. Elias Knöchelmann

M.Sc. Elias Knöchelmann
Adresse
Appelstraße 11 und 11A
30167 Hannover
Gebäude
Raum
M.Sc. Elias Knöchelmann
Adresse
Appelstraße 11 und 11A
30167 Hannover
Gebäude
Raum
Funktion
Wiss. Mitarbeiterinnen/Mitarbeiter
Robotik & autonome Systeme

SCHWERPUNKTE IN FORSCHUNG UND LEHRE

  • Regelung zur Effizienzsteigerung von industriellen Gleichstromnetzen

    Die Energiewende ist eine der großen aktuellen Herausforderungen für die produzierende Industrie in Deutschland. Neben der Schaffung einer leistungsfähigen Energieinfrastruktur auf überregionaler Ebene bedarf es auch lokaler Anstrengungen eines jeden Energienutzers. Die Erhöhung der Energieeffizienz in der Produktion, die Steigerung der Flexibilität auf schwankende Energieangebote richtig reagieren zu können sowie die Erhöhung der Robustheit der Produktion auf variierende Energiebereitstellungsqualität sind Aufgaben, denen sich Produktionen in naher Zukunft verstärkt stellen müssen.

    Im industriellen Umfeld ist die 400V-Drehstromversorgung als Standard zu sehen. Da die Drehzahl von Drehfeldmaschinen von der Netzfrequenz abhängt, werden Umrichtersysteme eingesetzt, welche die Frequenz des Motorfeldes und somit auch die Drehzahl variabel gestalten. Die Umrichtersysteme bestehen aus einem Gleichrichter, welcher ein Gleichspannungs-Zwischenkreis versorgt, und einem dreiphasigen Pulswechselrichter, welcher das Drehfeld für den Motor bereitstellt. Da die Gleichrichter zumeist als Diodenbrücke und nicht als Active Front End ausgeführt sind, ist keine Rückspeisung in das 400V-Drehstromnetz möglich.

    Durch das Ersetzen des Drehfeldnetzes durch ein Gleichstromnetz wird ein Austausch von elektrischer Energie in der kompletten Fabrik möglich, was den Einsatz eines zentralen Energiespeichers auf Fabrikebene erlaubt. Die dezentralen Gleichrichter fallen weg, was zu Platzeinsparungen führt. Die Integrierbarkeit von elektrisch kommutierten Gleichstrommotoren (EC-Motoren), welche sich durch hohe Energiedichte und einfachere Herstellung auszeichnen, wird erhöht.

    Im Bereich der Installationstechnik herrscht in vielen Bereichen Forschungsbedarf, da für die Energieversorgung mittels DC-Netzen kaum standardisierte, industrietaugliche Komponenten vorhanden sind. Zudem müssen noch Untersuchungen bezüglich der Netzstabilität und des Lastverhaltens durchgeführt werden.

    Die Möglichkeit des Energieaustausches auf Fabrikebene stehe im Fokus dieses Projekts. Durch Bremsvorgänge erzeugte elektrische Energie muss nun nicht mehr in Bremswiderständen in Wärme umgewandelt werden, sondern kann auf andere Systeme verteilt werden. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer intelligenten Ansteuerung der Systeme innerhalb eines Zwischenkreisverbunds, sodass die netzseitig aufgenommene Energie reduziert wird. Die Energiesteuerung soll im nächsten Schritt auf Energiespeicher und variable erneuerbare Energien ausgedehnt werden. Schwerpunkte sind vor allem Simulationstiefe, Große der Einflussnahme, Energiespeicher-steuerung und Aufbau einer Intelligenten Steuerung, welche aktiv in den Prozess eingreift.

    Das Projekt ist ein Kooperationsprojekt mit der Bosch Rexroth AG.

LEHRVERANSTALTUNGEN

AKTUELLE STUDENTISCHE ARBEITEN BZW. HIWI-JOBS

ABGESCHLOSSENE, BETREUTE STUDENTISCHE ARBEITEN

2018

  • Masterarbeit: Modellierung und Identifikation der Antriebssysteme eines Industrieroboters
  • Studienarbeit: Robotermodellierung mittels maschinellem Lernen
  • Studienarbeit: Identifikation der inversen Dynamik eines seriellen Roboters im geschlossenen Regelkreis
  • Bachelorarbeit: Modellierung, Fertigung und Aktuierung eines Roboterarms mit sechs Freiheitsgraden
  • Masterarbeit: Energetische Robotermodellierung mittels maschinellen Lernens
  • Bachelorarbeit: Kollisionserkennung bei der energetischen Optimierung von Roboterzellen
  • Bachelorarbeit: Monetäre Normierung von Kostenfunktionen zur kostenoptimalen Regelung von DC-Netzen
  • Masterarbeit: Kosteneffiziente modellbasierte prädiktive Regelung eines DC-Netzes
  • Studienarbeit (extern): Blindleistungsregelung und Spannungshaltung für ein Mittelspannungsstromnetz
  • Studienarbeit: Erstellung eines Fuzzy-Reglers zur Spannungshaltung eines DC-Netzes
  • Masterarbeit: Modellbasierte prädiktive Regelung der Robotertrajektorie zur Reduktion der Energieaufnahme eines Industrieroboters
  • Bachelorarbeit: Modellbasierte prädiktive Regelung der Netzspannung eines DC-Netzes

2017

  • Masterarbeit: Intelligente Bremsenansteuerung zur Reduktion des Energiebedarfs von Industrierobotern
  • Masterarbeit (extern): Planung und Optimierung automatisierter Industrieanlagen durch In-Prozess-Visualisierung mittels erweiterter Realität