Hike

Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung hybrider intelligenter Konstruktionselemente (HIKE), die vorgegebene Anforderungen an Innovation, Funktionalität und Dauerhaftigkeit wirtschaftlich erfüllen. Die Einbringung von Sensorik und Aktorik in neuartige Materialien (z.B. Verbundstoffe, Sandwich-Strukturen) birgt hierbei großes Potential.

Die Forschergruppe besteht aus sieben Instituten (s. Partner) der Universität Stuttgart. Diese sind in den Bereichen Konstruktionstechnik, Produktionstechnik, Fahrzeugtechnik, Textiltechnik, Verfahrenstechnik, Regelungstechnik, sowie Bauingenieurwesen und Luft- und Raumfahrttechnik angesiedelt.

Systeme mit hybriden intelligenten Konstruktionselemente (HIKE) enthalten gegenüber klassischen Konstruktionen eine wesentlich höhere Dichte an Sensoren und Aktoren, was ein großes Potential im Hinblick auf die Messung und Beeinflussung des Systemzustandes bietet. Hieraus ergeben sich völlig neuartige Ansatzpunkte zur aktiven Steuerung und Regelung für Systeme, die HIKE enthalten oder aus HIKE aufgebaut sind.

Im Rahmen des Forschungsprojekts untersucht das ISYS Methoden zur Regelung und Steuerung von Systemen mit HIKE. Dazu wird ein hierarchisches, in Ebenen organisiertes, Konzept vorgeschlagen, bei dem auf Ebene des Konstruktionselementes einfache Regelkreise vorgesehen werden, die das Sensorelement und dort vorhandene Aktorelemente zur lokalen Beeinflussung nutzen. Diese aktiven HIKE-Elemente bilden Baugruppen, für die dynamische Modelle erstellt und Regelungskonzepte entwickelt werden. Dies ermöglicht eine deutliche erweiterte Funktionalität in Bezug auf das Gesamtsystem, die über die Funktionalität der einzelnen HIKE hinausgeht. Dazu beschäftigen wir uns mit

• Modellierung der HIKE-Elemente und der Baugruppen
• Beobachterentwurf zur Erkennung des Systemzustands
• Regelungsentwurf auf Basis des Ebenenkonzepts
• Sicherheitskonzepte und fehlertolerante Regelung
• Hard- und Softwarestrukturen für HIKE

Die in der Theorie gewonnen Erkenntnisse können dabei anhand eines adaptiven Schalentragwerks und des Großdemonstrators Stuttgart SmartShell in der Praxis erprobt werden.

• A1: Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design (IKTD)
• A2: Institut für Flugzeugbau (IFB)
• A4: ITV Denkendorf
• B1: Institut für Fördertechnik und Logisitk (IFT)
• B2: Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK)
• B3: Insitut für Umformtechnik (IFB)
• B4: Insitut für Systemdynamik (ISYS)