@phdthesis{2023-PhD-Dierks,
 abstract = {Diese Arbeit behandelt die Problemstellung der fernmesstechnischen Quantifizierung von Methanleckagen mit dem Anwendungsfall von Leckagen in Biogasanlagen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Messverfahren und ein Messsystem entwickelt, womit eine fernmesstechnische Quantifizierung von Methanleckagen ermöglicht wird. Das Messmodell zur Fusion der Sensordaten wurde hergeleitet und es wurden die getroffenen Annahmen und die notwendigen Randbedingungen betrachtet. Das entwickelte Messsystem wird vorgestellt und die Kalibrierung der verwendeten Sensoren wird beschrieben. Zentrale Größen für die Bestimmung des Methannormvolumenstroms sind die Gasgeschwindigkeit sowie die integrale Gaskonzentration, welche aus den Bildern einer Infrarotkamera zur Gasvisualisierung bestimmt sowie durch einen TDLAS-basierten Sensor gemessen werden. Die Sensoren wurden kalibriert und die Messunsicherheiten der Einzelmessgrößen ermittelt sowie die Fehlerfortpflanzung betrachtet, um die Messunsicherheit des bestimmten Methannormvolumenstroms abzuschätzen. Zur Schätzung der Gasgeschwindigkeit werden verschiedene Verfahren zur Bestimmung des optischen Flusses untersucht und verglichen. Aufgrund der besten Ergebnisse wird für die Versuche zur Bestimmung des Methannormvolumenstroms das Verfahren nach Farnebäck verwendet. Zur Evaluierung des Messsystems wurden im Rahmen der Arbeit verschiedene experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Es wurde ein Laborprüfstand entwickelt, der die Erstellung definierter Methanströmungen mit Referenzwerten für den Methannormvolumenstrom sowie der Gasgeschwindigkeit ermöglicht. Anhand der Messungen am Laborprüfstand kann die Machbarkeit der fernmesstechnischen Bestimmung des Methannormvolumenstroms gezeigt werden. Ergänzend wurden Referenzmessungen mit bekannten Methannormvolumenströmen in Biogasanlagen durchgeführt. Die Messungen zeigen die Abhängigkeit der Messergebnisse von den Umgebungsbedingungen. Dabei ist eine Untersuchung der einzelnen Störfaktoren nicht möglich, da diese sich schnell ändern und zum Teil zeitgleich auftreten. Abschließend wurden Messungen realer Leckagen in Biogasanlagen durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die Emissionen nur mit großen Unsicherheiten bestimmt werden konnten. Insbesondere durch die räumliche Ausdehnung der Leckagen wird deren Quantifizierung erschwert. Trotz der Unsicherheiten konnte die Praxistauglichkeit des Messsystems nachgewiesen werden. Das entwickelte Messverfahren wurde von Anlagenbetreibern positiv bewertet, da so mit geringem Aufwand die Gasverluste durch Leckagen bestimmt und entsprechende Maßnahmen zur Beseitigung der Leckagen abgeleitet werden können.},
 author = {Dierks, Sören},
 doi = {10.17170/kobra-202310248911},
 isbn = {978-3-7376-1151-0},
 language = {german},
 month = {Dezember},
 mrtnr = {PhD-14},
 number = {12},
 owner = {duerrbaum},
 pages = {83},
 publisher = {kassel university press},
 school = {Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der
Universität Kassel},
 title = {Zur fernmesstechnischen Quantifizierung von Methanleckagen in Biogasanlagen mittels Sensordatenfusion infrarotoptischer
Messsysteme},
 type = {Dissertation},
 url = {https://kobra.uni-kassel.de/handle/123456789/15184},
 year = {2023}
}

@phdthesis{2021-Rangel-PhD-3D_Visualisation_Gas,
 abstract = {Hydrocarbon emissions within industrial facilities due to leaking involve an environmental as well as a safety risk besides the economical impact due to wastage. It is therefore imperative to develop fast and reliable methods for the detection, localization and tracking of gas leaks. In this work, a stereo gas camera system and a measurement method are proposed to both locate and track gas emissions in space under real conditions. Two different stereo gas camera setups were built and used to show the validity of the proposed measurement method: a two-camera system and a catadioptric system based on a single gas camera attached to a mirror system. The fundamental properties of the developed measurement method and the properties of the stereo measurement systems were investigated and evaluated with synthetic data and in experiments under laboratory conditions using a custom-made test bench. Succeedingly, the measurement systems and methods were tested under real field conditions in biogas plants and in a petroleum refinery. The obtained information permits a better understanding of the leakage situation and hence allows avoiding major accidents within such facilities.},
 author = {Johannes Havid {Rangel González}},
 isbn = {978-3-7376-0993-7},
 language = {english},
 month = {November},
 mrtnr = {PhD-13},
 number = {10},
 owner = {duerrbaum},
 pages = {172},
 publisher = {kassel university press},
 school = {Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der
Universität Kassel},
 timestamp = {2021.10.12},
 title = {Automatic 3D Visualization and Tracking of Gaseous Organic Volatile Compound Emissions by means of Spatial and Temporal Information from an Optical Gas Imaging Stereo
System},
 type = {Dissertation},
 url = {https://kobra.uni-kassel.de/handle/123456789/13413},
 year = {2021}
}

@phdthesis{2021-Arengas-PhD-Selection_Informative_Sqeuences,
 author = {Arengas Rojas, David},
 doi = {10.17170/kobra-202201055361},
 isbn = {978-3-7376-1009-4},
 language = {english},
 month = {Juni},
 mrtnr = {PhD-12},
 number = {11},
 owner = {duerrbaum},
 pages = {152},
 publisher = {kassel university press},
 school = {Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der
Universität Kassel},
 timestamp = {2021.10.12},
 title = {On the Detection and Selection of Informative Subsequences from Large Historical Data Records for Linear System
Identification},
 type = {Dissertation},
 url = {https://kobra.uni-kassel.de/handle/123456789/13685},
 year = {2021}
}

@phdthesis{2018-Zaidi-PhD-TS_Ident,
 abstract = {Some novel approaches to estimate Nonlinear Output Error (NOE) models using TS fuzzy models for a class of nonlinear dynamic systems having variability in their outputs is presented in this dissertation. Instead of using unrealistic assumptions about uncertainty, the most common of which is normality, the proposed methodology tends to capture effects caused by the real uncertainty observed in the data. The methodology requires that the identification method must be repeated offline a number of times under similar conditions. This leads to multiple inputoutput time series from the underlying system. These time series are preprocessed using the techniques of statistics and probability theory to generate the envelopes of response at each time instant. By incorporating interval data in fuzzy modelling and using the theory of symbolic interval-valued data, a TS fuzzy model with interval antecedent and consequent parameters is obtained. The proposed identification algorithm provides for a model for predicting the center-valued response as well as envelopes as the measure of uncertainty in system output.},
 author = {Salman Zaidi},
 isbn = {978-3-7376-0650-9},
 language = {english},
 month = {October},
 mrtnr = {PhD-11},
 number = {9},
 owner = {duerrbaum},
 pages = {150},
 publisher = {kassel university press},
 school = {Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der
Universität Kassel},
 timestamp = {2019.01.23},
 title = {System Identification of Stochastic Nonlinear Dynamic Systems using Takagi-Sugeno Fuzzy
Models},
 type = {Dissertation},
 url = {https://portal.ub.uni-kassel.de/kup/d/9783737606509},
 year = {2018}
}

@phdthesis{PhDMueller2018,
 abstract = {Infrared thermography is a powerful technique that enables the non-contact measurement of an object's surface temperature and presents the results in form of thermal images. The analysis of these images provides valuable information about an object's thermal behavior and allows in many cases the diagnostic of abnormal conditions. However, the fidelity with which thermal images depict the temperature distribution of an object's surface is limited because the position of the camera with respect to the surface affects the accuracy of the measurements. 3D thermography offers the possibility to overcome this and other limitations that affect conventional 2D thermography but most 3D thermographic systems developed so far generate 3D thermograms from a single perspective or from few noncontiguous points of view and do not operate in real time. As a result, the 3D thermograms they generate do not offer much advantage over conventional thermal images. But reductions in cost, size and weight of thermographic cameras, the recent introduction to the market of depth cameras that are also small, low-cost and light and the significant increase of computational power of commercial computers over the last years have unlocked the possibility to implement affordable handheld 3D thermal imaging systems that can be easily maneuvered around an object and that can generate high-fidelity 3D thermograms in real time. This thesis exploits these technological advancements and explores the multiple aspects involved in the real-time generation of high-fidelity 3D thermograms at close range using a handheld 3D thermal imaging system. It provides a structure for the knowledge accumulated in the field of 3D thermography, offers new insight into the radiometric, geometric and temporal calibration of the sensors and makes various contributions to improve the design of 3D thermographic systems, the fidelity of the 3D thermograms and the interaction with the user. In regards to the radiometric calibration, it shows through a series of original experiments how the thermal background radiation affects the accuracy of the temperature measurements and provides a plausible explanation for this poorly documented behavior. On the subject of geometric calibration, it presents and analyzes the results obtained with an improved calibration target and demonstrates that the orientation of the thermographic camera cannot be estimated with enough accuracy due of the poor spatial resolution of the thermal images and that manual fine-tuning may be necessary. Concerning the temporal calibration, this work provides a detailed analysis of the problem of assigning timestamps to the depth and thermal data. It also proposes a distinction between the concepts of data fusion and data validation where the former addresses the problem of determining which temperature measurements corresponds to which vertex on the 3D model and the latter addresses the problem of validating the measurement conditions before a temperature value is assigned to the corresponding vertex. In regards to sensor data fusion, it discusses the most effective approach to relate depth and thermal data and presents an effective method to reduce registration errors due to the parallax effect. In regards to data validation, it presents a new approach to determine when temperature values in the thermal texture of the 3D thermogram should be updated. Finally, this work shows that the use of shading and special color palettes helps improve the discernibility of features in renderings of 3D thermograms and proposes the use of additional textures to inform the user during the scan which parts of the model have been scanned under good measurement conditions and which need to be rescanned.},
 author = {Ordoñez Müller, Antonio Rafael},
 day = {19},
 isbn = {978-3-7376-0624-0},
 language = {english},
 month = {April},
 mrtnr = {PhD-09},
 number = {7},
 owner = {duerrbaum},
 publisher = {kassel university press},
 school = {Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der
Universität Kassel},
 timestamp = {2019.01.23},
 title = {Close range 3D thermography: real-time reconstruction of high fidelity 3D
Thermograms},
 type = {Dissertation},
 url = {https://www.uni-kassel.de/upress/online/OpenAccess/978-3-7376-0624-0.OpenAccess.pdf},
 year = {2018}
}

@phdthesis{PhDSchrodt2018,
 abstract = {Hauptziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein einfaches und praxisorientiertes iteratives Verfahren zu entwickeln, mit welchem regelungsorientierte Modelle für nichtlineare Systeme aus Messdaten identifiziert werden können. Dazu werden Takagi-Sugeno-Fuzzy-Modelle mit lokal linearen/affinen Modellen verwendet. Ein besonderes Augenmerk liegt auf dem sogenannten Driftterm, der bei der Linearisierung eines Modells außerhalb einer Ruhelage auftritt. Dieser wird häufig beim Reglerentwurf aus Takagi-Sugeno-Modellen nicht berücksichtigt. Es wird daher ein einfaches approximatives Verfahren zur Kompensation dieses Terms vorgeschlagen und eine vollständige Methode zum Entwurf eines Fuzzy-Takagi-Sugeno-Reglers mit Driftkompensation eingeführt. Des weiteren wird ein iteratives Identifikationsschema vorgestellt, mit welchem Modelle zur Reglerauslegung im geschlossenen Regelkreis identifiziert werden. In drei Fallstudien werden unterschiedliche Effekte bei Verwendung der vorgestellten Methoden beleuchtet. Die einzelnen Fallstudien gehen dabei auf die Aspekte Stabilisierbarkeit bei Vernachlässigung/Berücksichtigung des Driftterms, die Modelländerung über die Iterationen sowie Anwendbarkeit auf reale Systeme unter Verwendung eines modifizierten Zustandsbeobachters ein. Das Ergebnis dieser Studien ist, dass sich bei Verwendung der vorgestellten Methoden die Regelgüte verbessern lässt, wenn ein Regler aus Messdaten erzeugt wird, welche im geschlossenen Regelkreis gewonnen wurden.},
 author = {Alexander Schrodt},
 day = {20},
 isbn = {978-3-7376-0646-2},
 language = {german},
 month = {September},
 mrtnr = {PhD-10},
 number = {8},
 owner = {duerrbaum},
 publisher = {kassel university press},
 school = {Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der
Universität Kassel},
 timestamp = {2019.01.23},
 title = {Zur regelungsorientierten Identifikation nichtlinearer Systeme mittels lokal affiner Takagi-Sugeno-Fuzzy-Modelle},
 type = {Dissertation},
 url = {https://www.uni-kassel.de/upress/online/OpenAccess/978-3-7376-0646-2.OpenAccess.pdf},
 year = {2018}
}

@phdthesis{Phd:Bonow-2014,
 abstract = {In Deutschland sind die maximal zulässigen Emissionsmengen von Stoffen und Stoffgruppen in verschiedenen Umweltvorschriften festgelegt. Eine kontinuierliche und flächendeckende Überwachung von Industrieanlagen ist aber weder personell, noch finanziell mit klassischer In-situ-Sensorik realisierbar. In der vorliegenden Arbeit wird die Problemstellung der autonomen mobilen Gasleckortung in industrieller Umgebung mittels optischer Gasfernmesstechnik adressiert. Neben der Beschreibung des verwendeten mobilen Robotersystems und der Sensorik, werden die eingesetzten Techniken zur Messdatenverarbeitung vorgestellt. Für die Leckortung wurde die TriMax- und BeaGLE-Methode in industrieller Umgebung mittels simulierter Lecks entwickelt und getestet. Die abschließenden Labor- und Freifelduntersuchungen haben gezeigt, dass die automatische Gasdetektion und -leckortung mit autonomen mobilen Robotern und optischer Gasfernmesstechnik innerhalb praktikabler Zeiten und mit hinreichender Präzision realisiert werden können. In der abschlißenden Diskussion wird deutlich, dass noch weitergehende, interessante Forschungs- und Entwicklungspotentiale erkennbar sind.},
 author = {Gero Bonow},
 editor = {{Univ.-Prof. Dr.-Ing.} Andreas Kroll},
 isbn = {978-3-86219-569-5},
 keywords = {Constrained combinatorial optimization; Multi-robot task allocation; Cooperation; Hybrid genetic algorithms; Inspection
problems},
 language = {german},
 month = {November},
 mrtnr = {PhD-07},
 number = {5},
 owner = {Axel Dürrbaum},
 publisher = {kassel university press},
 school = {Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der
Universität Kassel},
 timestamp = {2015.06.02},
 title = {Gasleckortungsmethode für autonome mobile Inspektionsroboter mit optischer Gasfernmesstechnik in industrieller
Umgebung},
 type = {Dissertation},
 url = {https://kobra.uni-kassel.de/bitstream/handle/123456789/2015051248219/DissertationGeroBonow.pdf},
 year = {2015}
}

@phdthesis{PhDGeiger2015,
 abstract = {Die zunehmende Vernetzung der Energie-, Stoff- und Informationsströme, z. B. innerhalb von Produktionsanlagen, begründet das Interesse an Methoden, welche eine Analyse der Systemeigenschaften von großen und verkoppelten dynamischen Systemen bereits in einem frühen Entwicklungsstadium ermöglichen. Dabei ist das Gesamtsystemverhalten von Interesse, welches sowohl auf der Dynamik der Teilsysteme als auch der Verkopplungen beruht. In der vorliegenden Arbeit wird eine neue Methode zur qualitativen Analyse von Systemen auf Inverse-Response-Verhalten vorgestellt. Der Ansatz nutzt Komplexe Netzwerke zur Modellbeschreibung, wobei diese um Kantengewichte ergänzt werden, welche das dynamische Verhalten des modellierten Systems beschreiben. Der vorgestellte Detektionsalgorithmus vergleicht die Pfade des Graphen zwischen den betrachteten Ein- und Ausgängen. Hierfür werden die aggregierten Kantengewichte der Pfade bestimmt und zur Ermittlung der qualitativen Aussage zum Inverse-Response-Verhalten herangezogen. Der Analyseansatz bietet somit eine einfach anwendbare Alternative zur Auswertung der positiven Nullstellen des Systems, welche auf die notwendige sowie hinreichende Bedingung für das Inverse-Response-Verhalten eines linearen Systems zurückgreift: eine ungerade Anzahl positiver Nullstellen. Das entwickelte Verfahren wurde erfolgreich an einer flexibel konfigurierbaren Prozessinsel der Modellfabrik µPlant des Fachgebiets Mess- und Regelungstechnik der Universität Kassel getestet.},
 author = {Andreas Geiger},
 day = {22},
 isbn = {978-3-86219-587-9},
 language = {german},
 month = {Mai},
 mrtnr = {PhD-08},
 number = {6},
 owner = {duerrbaum},
 publisher = {kassel university press},
 school = {Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der
Universität Kassel},
 timestamp = {2015.09.21},
 title = {Dynamische Analyse großer, verkoppelter Systeme mit Methoden der Komplexen Netzwerke am Beispiel des Inverse-Response-Verhaltens},
 type = {Dissertation},
 url = {https://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-2015082048964},
 year = {2015}
}

@phdthesis{PhdSoldan2014,
 abstract = {Thermografie hat sich als wichtiges Hilfsmittel für die Inspektion, Prüfung und Überwachung etabliert. Bei vielen Anwendungen ist eine einzelne Messung allein oft nicht aussagekräftig, z. B. weil Strukturen nicht deutlich genug wahrgenommen werden können, das Messobjekt größer als das Blickfeld der Optik ist oder sich Kenngrößen erst aus dem zeitlichen Verlauf von Messungen ergeben. Zudem erfasst der Bediener der Kamera mit seinen Sinnen und seiner Erfahrung noch viele weitere Einflussgrößen, die bei der Entscheidungsfindung berücksichtigt werden. Eine Automatisierung von Inspektionsaufgaben in unbekannten Umgebungen ist also sehr komplex. In dieser Arbeit werden daher verschiedene Sensordatenfusionsansätze untersucht, die in der Thermografie eingesetzt werden können. Das Ziel bei der Fusion ist dabei die Verbesserung der Qualität der Messung und die Vergrößerung der verfügbaren Menge an nutzbaren Informationen über ein Messobjekt. Die betrachteten Ansätze können entweder nur mit Messungen der Thermografiekamera durchgeführt werden: zur Rauschunterdrückung durch zeitliche Mittelwertbildung, zur Vergrößerung der Schärfentiefe durch Kombination von Aufnahmen mit unterschiedlichem Fokus, zur Vergrößerung der Dynamik (also des Temperaturmessbereichs) durch Kombination von Messungen mit unterschiedlichen Messbereichen und durch Veränderung von Filtereinstellungen zur Unterdrückung von Störungen und zum Ableiten von geometrischen Informationen und Oberflächeneigenschaften. Weiterhin kann durch Veränderung der Kameraausrichtung das Blickfeld vergrößert und die geometrische Auflösung verbessert werden. Die Datenfusion von Thermogrammen kann aber auch mit Daten von anderen bildgebenden Messgeräten durchgeführt werden. Betrachtet wird die Kombination mit normalen Kameras im sichtbaren Spektralbereich, Thermografiekameras in anderen Wellenlängenbereichen und Tiefenkameras/Entfernungsmessgeräten (3D-Scanner, Laserscanner). Dadurch lassen sich für einen Messpunkt mehr Informationen gewinnen und die Messdaten können geometrisch als 3D-Modelle interpretiert und analysiert werden. Die Vielzahl an Informationen soll eine solide Dokumentation und gute (automatische) Analyse ermöglichen. Neben den Grundlagen zur Thermografie, dem punktweisen Zusammenführen von Messdaten und den oben genannten Sensordatenfusionsansätzen, wird ein Anwendungsbeispiel gezeigt. Darin soll die Machbarkeit der automatisierten Inspektionsdurchführung und die Kombination und praktische Anwendung der verschiedenen Sensordatenfusionsansätze gezeigt werden.},
 author = {Soldan, Samuel},
 comment = {Diese Arbeit befasst sich mit der Modellbildung mechatronischer Systeme mit Reibung. Geeignete dynamische Modelle sind die Grundlage für verschiedenste Aufgabenstellungen. Sind dynamische Prozessmodelle verfügbar, so können leistungsfähige modellbasierte Entwurfsmethoden angewendet werden sowie modellbasierte Anwendungen entwickelt werden. Allerdings ist der Aufwand für die Modellbildung ein beschränkender Faktor für eine weite Verbreitung modellbasierter Applikationen in der Praxis. Eine Automatisierung des Modellbildungsprozesses ist deshalb von großem Interesse. Die vorliegende Arbeit stellt für die Klasse "mechatronischer Systeme mit Reibung" drei Modellierungsmethoden vor: semi-physikalische Modellierung, Sliding-Mode-Beobachter-basierte Modellierung und empirische Modellierung mit einem stückweise affinen (PWA) Modellansatz. Zum Ersten wird die semi-physikalische Modellierung behandelt. Gegenüber anderen Verfahren, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse und aufwändige Experimente erfordern, haben diese neuen Verfahren den Vorteil, dass die Modellierung von Systemen mit Reibung selbst bei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand automatisiert werden kann. Zum Zweiten wird ein neuer Ansatz zur Reibkraftrekonstruktion und Reibmodellierung mittels Sliding-Mode-Beobachter präsentiert. Durch Verwendung des vorgestellten Sliding-Mode- Beobachters, der basierend auf einem einfachen linearen Zustandsraummodell entworfen wird, lässt sich die Reibung datengetrieben aus den Ein-/Ausgangsmessdaten (im offenen Regelkreis) rekonstruieren und modellieren. Im Vergleich zu anderen Reibmodellierungsmethoden, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse und aufwändige Messungen im geschlossenen Regelkreis erfordern, haben diese neuen Verfahren den Vorteil, dass die Modellierung von Systemen mit Reibung selbst bei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand weitgehend automatisiert werden kann. Zum Dritten wird ein PWA-Modellierungsansatz mit einer clusterungsbasierten Identifikationsmethode für Systeme mit Reibung vorgestellt. In dieser Methode werden die Merkmale in Hinblick auf Reibeffekte ausgewählt. Und zwar wird der klassische c-Means-Algorithmus verwendet, welcher bedienfreundlich, effizient und geeignet für große und reale Datensätze ist. Im Gegensatz zu anderen Methoden sind bei dieser Methode nur wenige Entwurfsparameter einzustellen und sie ist für reale Systeme mit Reibung einfach anwendbar. Eine weitere Neuheit der vorgestellten PWA-Methode liegt darin, dass die Kombination der Clustervaliditätsmaße und Modellprädiktionsfehler zur Festlegung der Anzahl der Teilmodelle benutzt wird. Weiterhin optimiert die vorgestellte Methode die Parameter der lokalen Teilmodelle mit der OE
(Output-Fehler)-Schätzmethode. Als Anwendungsbeispiele werden Drosselklappen, Drallklappen und AGR-Ventile (Abgasrückführventil) im Dieselfahrzeug betrachtet und die erzeugten Modelle werden in der industriellen HiL-Simulation eingesetzt. Aufgrund der Effizienz und Effektivität der Modellierungsmethoden sind die vorgestellten Methoden direkt in der automobilen Praxis einsetzbar.},
 editor = {{Univ.-Prof. Dr.-Ing.} Andreas Kroll},
 isbn = {9783862195497},
 language = {german},
 month = {August},
 mrtnr = {PhD-05},
 number = {3},
 owner = {soldan},
 publisher = {kassel university press},
 school = {Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der
Universität Kassel},
 timestamp = {2014.09.05},
 title = {Sensordatenfusionsansätze in der Thermografie zur Verbesserung der
Messergebnisse},
 type = {Dissertation},
 url = {https://kobra.uni-kassel.de/bitstream/123456789/2014090445998/1/DissertationSamuelSoldan.pdf},
 year = {2014}
}

@phdthesis{PhdLiu2014,
 abstract = {In dieser Dissertation werden Methoden zur optimalen Aufgabenverteilung in Multirobotersystemen (engl. Multi-Robot Task Allocation - MRTA) zur Inspektion von Industrieanlagen untersucht. MRTA umfasst die Verteilung und Ablaufplanung von Aufgaben für eine Gruppe von Robotern unter Berücksichtigung von operativen Randbedingungen mit dem Ziel, die Gesamteinsatzkosten zu minimieren. Dank zunehmendem technischen Fortschritt und sinkenden Technologiekosten ist das Interesse an mobilen Robotern für den Industrieeinsatz in den letzten Jahren stark gestiegen. Viele Arbeiten konzentrieren sich auf Probleme der Mobilität wie Selbstlokalisierung und Kartierung, aber nur wenige Arbeiten untersuchen die optimale Aufgabenverteilung. Da sich mit einer guten Aufgabenverteilung eine effizientere Planung erreichen lässt (z. B. niedrigere Kosten, kürzere Ausführungszeit), ist das Ziel dieser Arbeit die Entwicklung von Lösungsmethoden für das aus Inspektionsaufgaben mit Einzel- und Zweiroboteraufgaben folgende Such-/Optimierungsproblem. Ein neuartiger hybrider Genetischer Algorithmus wird vorgestellt, der einen teilbevölkerungbasierten Genetischen Algorithmus zur globalen Optimierung mit lokalen Suchheuristiken kombiniert. Zur Beschleunigung dieses Algorithmus werden auf die fittesten Individuen einer Generation lokale Suchoperatoren angewendet. Der vorgestellte Algorithmus verteilt die Aufgaben nicht nur einfach und legt den Ablauf fest, sondern er bildet auch temporäre Roboterverbünde für Zweiroboteraufgaben, wodurch räumliche und zeitliche Randbedingungen entstehen. Vier alternative Kodierungsstrategien werden für den vorgestellten Algorithmus entworfen: Teilaufgabenbasierte Kodierung: Hierdurch werden alle möglichen Lösungen abgedeckt, allerdings ist der Suchraum sehr groß. Aufgabenbasierte Kodierung: Zwei Möglichkeiten zur Zuweisung von Zweiroboteraufgaben wurden implementiert, um die Effizienz des Algorithmus zu steigern. Gruppierungsbasierte Kodierung: Zeitliche Randbedingungen zur Gruppierung von Aufgaben werden vorgestellt, um gute Lösungen innerhalb einer kleinen Anzahl von Generationen zu erhalten. Zwei Umsetzungsvarianten werden vorgestellt. Dekompositionsbasierte Kodierung: Drei geometrische Zerlegungen wurden entworfen, die Informationen über die räumliche Anordnung ausnutzen, um Probleme zu lösen, die Inspektionsgebiete mit rechteckigen Geometrien aufweisen. In Simulationsstudien wird die Leistungsfähigkeit der verschiedenen hybriden Genetischen Algorithmen untersucht. Dazu wurde die Inspektion von Tanklagern einer Erdölraffinerie mit einer Gruppe homogener Inspektionsroboter als Anwendungsfall gewählt. Die Simulationen zeigen, dass Kodierungsstrategien, die auf der geometrischen Zerlegung basieren, bei einer kleinen Anzahl an Generationen eine bessere Lösung finden können als die anderen untersuchten Strategien. Diese Arbeit beschäftigt sich mit Einzel- und Zweiroboteraufgaben, die entweder von einem einzelnen mobilen Roboter erledigt werden können oder die Zusammenarbeit von zwei Robotern erfordern. Eine Erweiterung des entwickelten Algorithmus zur Behandlung von Aufgaben, die mehr als zwei Roboter erfordern, ist möglich, würde aber die Komplexität der Optimierungsaufgabe deutlich vergrößern.},
 author = {Liu, Chun},
 editor = {{Univ.-Prof. Dr.-Ing.} Andreas Kroll},
 isbn = {9783862195510},
 keywords = {Constrained combinatorial optimization; Multi-robot task allocation; Cooperation; Hybrid genetic algorithms; Inspection
problems},
 language = {english},
 month = {September},
 mrtnr = {PhD-06},
 number = {4},
 owner = {liu},
 publisher = {kassel university press},
 school = {Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der
Universität Kassel},
 timestamp = {2014.10.16},
 title = {Multi -- Robot Task Allocation for Inspection Problems with Cooperative Tasks Using Hybrid Genetic Algorithms},
 type = {Dissertation},
 url = {https://kobra.uni-kassel.de/bitstream/handle/123456789/2014101646126/DissertationChunLiu.pdf},
 year = {2014}
}

@phdthesis{PhdRen2012,
 abstract = {Diese Arbeit befasst sich mit der Modellbildung mechatronischer Systeme mit Reibung. Geeignete dynamische Modelle sind die Grundlage für verschiedenste Aufgabenstellungen. Sind dynamische Prozessmodelle verfügbar, so können leistungsfähige modellbasierte Entwurfsmethoden angewendet werden sowie modellbasierte Anwendungen entwickelt werden. Allerdings ist der Aufwand für die Modellbildung ein beschränkender Faktor für eine weite Verbreitung modellbasierter Applikationen in der Praxis. Eine Automatisierung des Modellbildungsprozesses ist deshalb von großem Interesse. Die vorliegende Arbeit stellt für die Klasse "mechatronischer Systeme mit Reibung" drei Modellierungsmethoden vor: semi-physikalische Modellierung, Sliding-Mode-Beobachter-basierte Modellierung und empirische Modellierung mit einem stückweise affinen (PWA) Modellansatz. Zum Ersten wird die semi-physikalische Modellierung behandelt. Gegenüber anderen Verfahren, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse und aufwändige Experimente erfordern, haben diese neuen Verfahren den Vorteil, dass die Modellierung von Systemen mit Reibung selbst bei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand automatisiert werden kann. Zum Zweiten wird ein neuer Ansatz zur Reibkraftrekonstruktion und Reibmodellierung mittels Sliding-Mode-Beobachter präsentiert. Durch Verwendung des vorgestellten Sliding-Mode- Beobachters, der basierend auf einem einfachen linearen Zustandsraummodell entworfen wird, lässt sich die Reibung datengetrieben aus den Ein-/Ausgangsmessdaten (im offenen Regelkreis) rekonstruieren und modellieren. Im Vergleich zu anderen Reibmodellierungsmethoden, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse und aufwändige Messungen im geschlossenen Regelkreis erfordern, haben diese neuen Verfahren den Vorteil, dass die Modellierung von Systemen mit Reibung selbst bei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand weitgehend automatisiert werden kann. Zum Dritten wird ein PWA-Modellierungsansatz mit einer clusterungsbasierten Identifikationsmethode für Systeme mit Reibung vorgestellt. In dieser Methode werden die Merkmale in Hinblick auf Reibeffekte ausgewählt. Und zwar wird der klassische c-Means-Algorithmus verwendet, welcher bedienfreundlich, effizient und geeignet für große und reale Datensätze ist. Im Gegensatz zu anderen Methoden sind bei dieser Methode nur wenige Entwurfsparameter einzustellen und sie ist für reale Systeme mit Reibung einfach anwendbar. Eine weitere Neuheit der vorgestellten PWA-Methode liegt darin, dass die Kombination der Clustervaliditätsmaße und Modellprädiktionsfehler zur Festlegung der Anzahl der Teilmodelle benutzt wird. Weiterhin optimiert die vorgestellte Methode die Parameter der lokalen Teilmodelle mit der OE (Output-Fehler)-Schätzmethode. Als Anwendungsbeispiele werden Drosselklappen, Drallklappen und AGR-Ventile (Abgasrückführventil) im Dieselfahrzeug betrachtet und die erzeugten Modelle werden in der industriellen HiL-Simulation eingesetzt. Aufgrund der Effizienz und Effektivität der Modellierungsmethoden sind die vorgestellten Methoden direkt in der automobilen Praxis einsetzbar.},
 author = {Ren, Zhenxing},
 editor = {{Univ.-Prof. Dr.-Ing.} Andreas Kroll},
 isbn = {9783899585902},
 language = {german},
 month = {August},
 mrtnote = {Drosselklappe},
 mrtnr = {PhD-04},
 number = {2},
 owner = {duerrbaum},
 publisher = {kassel university press},
 school = {Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der
Universität Kassel},
 timestamp = {2011.08.01},
 title = {Zur Identifikation mechatronischer Stellglieder mit
Reibung bei Kraftfahrzeugen},
 type = {Dissertation},
 url = {https://kobra.uni-kassel.de/handle/123456789/2012110642123},
 year = {2012}
}

@phdthesis{PhdGerland2011,
 abstract = {Diese Arbeit behandelt die Problemstellung der modellbasierten Fehlerdiagnose für Lipschitz-stetige nichtlineare Systeme mit Unsicherheiten. Es wird eine neue adaptive Fehlerdiagnosemethode vorgestellt. Erkenntnisse und Verfahren aus dem Bereich der Takagi-Sugeno (TS) Fuzzy-Modellbildung und des Beobachterentwurfs sowie der Sliding-Mode (SM) Theorie werden genutzt, um einen neuartigen robusten und nichtlinearen TS-SM-Beobachter zu entwickeln. Durch diese Zusammenführung lassen sich die jeweiligen Vorteile beider Ansätze miteinander kombinieren. Bedingungen zur Konvergenz des Beobachters werden als lineare Matrizenungleichungen (LMIs) abgeleitet. Diese Bedingungen garantieren zum einen die Stabilität und liefern zum anderen ein direktes Entwurfsverfahren für den Beobachter. Der Beobachterentwurf wird für die Fälle messbarer und nicht messbarer Prämissenvariablen angegeben. Durch die TS-Erweiterung des in dieser Arbeit verwendeten SM-Beobachters ist es möglich, den diskontinuierlichen Rückführterm mithilfe einer geeigneten kontinuierlichen Funktion zu approximieren und dieses Signal daraufhin zur Fehlerdiagnose auszuwerten. Dies liefert eine Methodik zur Aktor- und Sensorfehlerdiagnose nichtlinearer unsicherer Systeme. Gegenüber anderen Ansätzen erlaubt das Vorgehen eine quantitative Bestimmung und teilweise sogar exakte Rekonstruktion des Fehlersignalverlaufs. Darüber hinaus ermöglicht der Ansatz die Berechnung konstanter Fehlerschwellen direkt aus dem physikalischen Vorwissen über das betrachtete System. Durch eine Erweiterung um eine Betriebsphasenerkennung wird es möglich, die Schwellenwerte des Fehlerdiagnoseansatzes online an die aktuelle Betriebsphase anzupassen. Hierdurch ergibt sich in Betriebsphasen mit geringen Modellwunsicherheiten eine deutlich erhöhte Fehlersensitivität. Zudem werden in Betriebsphasen mit großen Modellunsicherheiten Falschalarme vermieden. Die Kernidee besteht darin, die aktuelle Betriebsphase mittels eines Bayes-Klassikators in Echtzeit zu ermitteln und darüber die Fehlerschwellen an die a-priori de nierten Unsicherheiten der unterschiedlichen Betriebsphasen anzupassen. Die E ffektivität und Übertragbarkeit der vorgeschlagenen Ansätze werden einerseits am akademischen Beispiel des Pendelwagens und anderseits am Beispiel der Sensorfehlerdiagnose hydrostatisch angetriebener Radlader als praxisnahe Anwendung demonstriert.},
 author = {Gerland, Patrick},
 editor = {{Univ.-Prof. Dr.-Ing.} Andreas Kroll},
 isbn = {9783899588804},
 language = {german},
 month = {April},
 mrtnr = {PhD-03},
 number = {1},
 owner = {duerrbaum},
 publisher = {kassel university press},
 school = {Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der
Universität Kassel},
 timestamp = {2011.08.01},
 title = {Klassifikationsgestützte on-line Adaption eines robusten beobachterbasierten Fehlerdiagnoseansatzes für nichtlineare
Systeme},
 type = {Dissertation},
 url = {https://kobra.uni-kassel.de/bitstream/handle/123456789/2011080838620/DissertationPatrickGerland.pdf},
 year = {2011}
}

@phdthesis{PhdWirth2008,
 abstract = {Die vorliegende Arbeit berichtet über ein neuartiges, kombiniertes Messverfahren zur gleichzeitigen Erfassung von Form und Material einer glänzenden Probenoberfläche. Die Materialerkennung erfolgt über die polarisationsoptische Brechzahlbestimmung im Messpunkt mit Mikroellipsometrie. Die Mikroellipsometrie ist ein fokussierendes Ellipsometer, das aus der Polarisationsänderung, bedingt durch die Wechselwirkung Licht - Materie, die materialcharakteristische komplexe Brechzahl eines reflektierenden Materials ermitteln kann. Bei der fokussierenden Ellipsometrie ist die Anordnung der fokussierenden Optiken von Bedeutung. Die hier vorgestellte ellipsometerexterne Fokussierung vermeidet Messfehler durch optische Anisotropien und ermöglicht die multispektrale ellipsometrische Messung. Für die ellipsometrische Brechzahlbestimmung ist zwingend die Kenntnis des Einfallswinkels des Messstrahls und die räumliche Orientierung der Oberflächenneigung zum Koordinatensystem des Ellipsometers notwendig. Die Oberflächenneigung wird mit einem Deflektometer ermittelt, das speziell für den Einsatz in Kombination mit der Ellipsometrie entwickelt wurde. Aus der lokalen Oberflächenneigung kann die Topographie einer Probe rekonstruiert werden. Der Einfallswinkel ist ebenfalls aus den Oberflächenneigungen ableitbar. Die Arbeit stellt die Systemtheorie der beiden kombinierten Messverfahren vor, außerdem werden Beiträge zu Messunsicherheiten diskutiert. Der experimentelle Teil der Arbeit beinhaltet die separate Untersuchung zur Leistungsfähigkeit der beiden zu kombinierenden Messverfahren. Die experimentellen Ergebnisse erlauben die Schlussfolgerung, dass ein Mikro-Deflexions-Ellipsometer erfolgreich realisierbar ist.},
 author = {Wirth, Frank},
 language = {german},
 month = {Januar},
 mrtnr = {PhD-01},
 owner = {duerrbaum},
 school = {FG Mess- und Regelungstechnik},
 timestamp = {2008.04.14},
 title = {Zur Erfassung von form- und materialbedingten Oberflächenstrukturen mit Mikro-Deflexions-Ellipsometrie},
 type = {Dissertation},
 url = {https://kobra.uni-kassel.de/bitstream/handle/123456789/2008020120181/DissertationFrankWirth.pdf},
 year = {2008}
}

@phdthesis{PhdMahdavi2008,
 author = {Tabatabaei, Nejat Mahdavi},
 isbn = {9783899586169},
 language = {german},
 month = {Februar},
 mrtnr = {PhD-02},
 owner = {duerrbaum},
 school = {FG Mess- und Regelungstechnik},
 timestamp = {2008.04.14},
 title = {Zur intertialen Bahnvermessung für die Kalibirierung von Werkzeugmaschinen und
Robotern},
 type = {Dissertation},
 url = {https://www.uni-kassel.de/upress/online/frei/978-3-89958-616-9.volltext.frei.pdf},
 year = {2008}
}