bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Quantitative Fabric of Wet Kaolinite
Authors: Martin R. Torrence
Published: August 2006

A method is described for quantitatively expressing orientation of kaolinite particles in a wet clay mass. Wet clay is impregnated with a polyalcohol which permits grinding of a very flat surface (without disrupting the original fabric) for quantitative X-ray measurement. In the specific procedure discussed, a Norelco diffractometer equipped with a pole figure device and a Geiger detector was employed to measure by reflection the diffracted intensity of the 002 and 020 kaolinite reflections. The amplitude of the 002 peak to the amplitude of the 020 peak is called the peak ratio, PK, which quantitatively expresses particle orientation at any chosen angle to the specimen surface. Limits of orientation are random and maximum orientation. For the kaolinite tested, truly random orientation was achieved which gave a PR = 2.0. Maximum orientation found experimentally was PR = 200 for thoroughly dispersed slurry slowly dried on a glass slide. Vertical and lateral variations can be measured either continuously or in steps of any chosen size.
The Fabric of Mechanically Compacted Kaolin
Authors: Sloane Richard L. , Kell T. R.
Published: August 2006

An electron microscope study was made to determine the effect of mechanical compaction method on the fabric produced in a compacted commercial kaolin. Direct platinum-shadowed carbon replicas were made from horizontal and vertical fracture surfaces within the middle third of cylindrical specimens compacted by static load, impact, and kneading compaction at optimum moisture content and at 3% above and below optimum. Replicas were studied in the electron microscope to arrive at a qualitative evaluation of fabric. No oriented fabric or edge-to-face random fabric of individual particles, as postulated by others, was found. Regardless of compaction method the fabric was found to consist of parallel and random arrangements of packets of kaolin flakes. Both impact and kneading compaction produced essentially the same fabric consisting of trajectories of parallel packets, probably the result of shearing deformation during compaction, within essentially randomly oriented zones of packets. Static load compaction produced a fabric in which some tendency of the packets to orient normal to the direction of loading was apparent. For all compaction methods some increase in parallel packet orientation was noted with increase in molding water content. The mode of parallel orientation differed between static load compacted specimens and those produced by either impact or kneading compaction. Results of the study indicate that some revision of concepts regarding particle orientation due to mechanical compaction should be made.
The Fabric of Soil—Cement and Its Formation
Authors: Mitchell James K. , El Jack Sid Ahmed
Published: August 2006

The electron microscope has been used to study changes in particle size, shape, and arrangement that occur during the hydration of clay in soil—cement. Samples of kaolinite, of a mixture of silica flour and montmorillonite, and of a natural silty clay were mixed with sufficient portland cement to produce soft—cement. Specimens were cured at constant moisture content for periods up to 32 weeks after compaction at optimum moisture content for the mixture. At the end of the curing period surfaces of fresh fractures were replicated, and the replicas were studied using the electron microscope.

All three mixtures showed similar behavior. Initially the fabric is one of separate portland cement grains distributed throughout the clay soil. As hydration of the cement proceeds, cement hydrate gel forms along the edges of groups of clay particles. Reaction between the soil and the cement is observed early in the hydration period. As hydration continues the soil grains are more and more broken down and the cement gel diffuses more extensively throughout the mass. Eventually, the breakdown of the soil minerals and the formation of hydration products reaches a point whore the soil and cement can no longer be distinguished as separate phases.
Suction Responses Due to Homogeneous Shear of Dilute Montmorillonite-Water Pastes
Authors: Ripple Charles D. , Day Paul R.
Published: August 2006

A recently described phenomenon, the shear induced decrease of moisture suction in saturated clay—water systems and its subsequent recovery, has been investigated with the aid of a parallel plate shearing device. The apparatus allowed a more quantitative description of the phenomenon than was previously possible. In 4–6% Na-montmorillonite pastes it demonstrated a well defined suction response to shear oven for shear angles as small as one degree. The observed decrease in suction was rapid at first. It terminated within a few minutes and was followed by an approximately exponential, occasionally incomplete recovery. All the tests carried out exhibited the same general features of suction change.

It is postulated that shear induces a displacement or change in configuration of particles and that subsequently they return to their original states due to thermal motion. The shapes of the recovery curves can be interpreted in terms of the relaxation spectrum functions encountered in linear viscoelasticity theory. By utilizing a characteristic relaxation time for these spectra, rate process theory has been employed to interpret the bonding mechanism in terms of the experimental activation free energy. The results suggest that the bonds which are re-established during the recovery are primarily of the Coulombic type.

Shear induced suction changes should be considered when dealing with deformation theories and structural models of wet soils and clays. Indeed they provide a means of testing certain aspects of soil structure.
Statistical Distribution Patterns of Particle Size and Shape in the Georgia Kaolins
Authors: Conley Robert F.
Published: August 2006

High resolution electron micrographic techniques have been employed for surveying the size and shape distributions of kaolinite particles, both plates and stacks, from well-crystallized Georgia deposits.

Both size and shape follow typical, positively-skewed, frequency distributions. Particle thicknesses among plates appear quantized, dominantly as hoxalaminae and subordinately as trilaminae of the basic c-axis dimension in the unit cell. Specimens subjected to severe shear and attrition show intermediate values of thickness, i.e. 3n + 1 and 3n + 2. Profile studies on kaolinite stacks reval integral platelet units whose distribution in thickness corresponds to that of individual plates.

Energy calculations for fracture (cleavage ‖ to c-axis) and delamination (cleavage ⊥c-axis) processes indicate that hydrokinetic cleavage in nature should result in particles having an aspect ratio distribution peaking near 6: 1. The dominance of stacks above 10 μ is suggestive of in situ weathering. Experimental shear measurements correlate well with these proposals.

Sedimentation studies with clays of various shapes and distributions were performed in a variety of aqueous media, including sea water. Sediment volume data, microscopic observations, and theoretical packing calculations are compared with the several mechanisms proposed for plate-stack genesis.
Interrelationships of Physical and Chemical Properties of Kaolinites
Authors: Bundy W. M. , Johns W. D. , Murray H. H.
Published: August 2006

Rank-correlation coefficients are utilized to show relationships between physical and chemical properties of Georgia and English kaolins. Montmorillonite impurity in the Cretaceous kaolins shows high level correlations with magnesium, iron, silica-alumina ratio, CEC, water sorption, surface area, sediment volume, and Brookfield viscosity. Cation exchange capacity of these kaolins is believed to be related primarily to montmorillonite impurity. Low shear viscosity measurements show a strong correlation to properties indicative of montmorillonite. Correlations with viscosity are believed to be related primarily to surface area and particle packing. Packing volume exerts a dominant effect on high shear rheology. Differences in particle shape are not of sufficient magnitude to show a significant effect on rheology. A strong inverse relationship of vanadium with high shear viscosity indicates that the wetting effect of vanadium organic complexes or adsorption of (VO4)−3 tetrahedra at gibbsite edge faces may be mechanisms for viscosity reduction. Brightness and whiteness are related to titanium and iron-bearing impurities as well as the amount of particles having optimum diameters for light scattering. Well-crystallized kaolinites are believed to have been derived primarily from feldspar. Muscovite alteration may be retarded where well-crystallized kaolinites occur. To account for the inverse relation of vanadium with crystallinity, it is suggested that complex vanadium ions may act as growth poisons.
Collapse of Potassium Montmorillonite Clays Upon Heating—“Potassium Fixation”
Authors: van Olphen H.
Published: August 2006

The lattice collapse and potassium fixation upon heating was studied for four expanding clay minerals in the potassium form by determining the change in X-ray patterns, and the decrease of both the cation exchange capacity and the total surface area derived from water vapour adsorption isotherms.

In the literature, two factors promoting collapse have been considered: a high degree of tetrahedral substitution and a high potassium ion population in the unit layer surface. For the four minerals studied these two factors varied between wide limits, and the ease and degree of collapse were indeed found to correlate with these two factors. A third factor which has been considered previously is the degree of crystallinity of the mineral, which is determined by the origin of the clay. For the two bentonites which were investigated, one shows poor crystallinity, indicating its volcanic origin, the other shows a higher degree of crystallinity with boundary conformity in stacks of layers, indicating its formation by weathering of a micaceous mineral. The latter shows a higher degree of collapse.
Worrying in the Lab: Does Intolerance of Uncertainty Have Predictive Value?
Authors: de Bruin Gwendolijn Olivia , Rassin Eric , Muris Peter
Published: August 2006

The present article describes two experimental studies investigating whether individual differences in intolerance of uncertainty (IU) predict worry in response to uncertain situations. In both studies, undergraduate students completed the Intolerance of Uncertainty Scale (IUS; Freeston, Rheaume, Letarte, Dugas, & Ladouceur, 1994) and then completed an intelligence task, which was thought to elicit feelings of uncertainty. After completing the task, state worry was measured. Results of both studies showed that there were positive correlations between IUS scores and task-related state worry. Furthermore, Study 2 showed that individual differences in IU only were predictive of worry in a situation that elicits low to medium levels of uncertainty, and not in a situation high in uncertainty. Thus, only under certain conditions IU-related personality characteristics seem to be predictive of worrisome thoughts.
Bedeutung von Chrom, Kupfer, Selen und Zink bei Diabetes mellitus Typ 1 und Typ 2 mit Folgeerkrankungen / Importance of chromium, copper, selenium and zinc in diabetes mellitus type 1 and type 2 with late disease
Authors: Rükgauer Margarete , Schmitt York , Zeyfang Andrej
Published: August 2006

Chrom aktiviert die Wirkung von Insulin. Bei Typ-1- und Typ-2-Diabetikern reflektierten verminderte Chromgehalte in Leukozyten eine verminderte Chromversorgung. Je schlechter die Diabeteseinstellung, umso niedriger war der Chromstatus bei Typ-2-Diabetikern. Daher sollte bei diesen Patienten – besonders bei Typ-2-Diabetikern mit schlechter Einstellbarkeit – eine Chromsupplementation erwogen werden, wenn eine sichere Bestimmung der Chromversorgung nicht gewährleistet ist. Kupferionen besitzen anti- und auch prooxidative Eigenschaften. Hohe Kupferplasmawerte korrelieren mit der Entstehung einer Arteriosklerose. Die Kupferkonzentrationen im Plasma waren bei beiden Diabetikergruppen erhöht, weiter erhöhte Werte zeigten Typ-2-Diabetiker mit Hyperlipidämie oder diabetischen Folgeerkrankungen. Um das Risiko für Mikro- und Makroangiopathie oder Nephropathie zu vermindern, sollten Diabetiker eine hohe Kupferzufuhr vermeiden. Selen wirkt antioxidativ, immunstimulierend und antiatherogen. Der Selengehalt im Plasma reflektiert die Selenzufuhr. Die Selenplasmawerte waren bei beiden Diabetesgruppen geringfügig vermindert und auffällig vermindert bei Patienten mit Folgeerkrankungen. Eine selenreiche Ernährung oder Selengaben zur Prävention von Spätfolgen könnten bei Diabetikern daher sinnvoll sein. Patienten mit Nephropathie und eingeschränkter Zufuhr an tierischem, selen- und zinkreichem Protein profitieren möglicherweise von einer Selensupplementation. Zink ist an der Wundheilung, der Immunfunktion und der Aktivierung und Speicherung von Insulin beteiligt. Der Elementgehalt war bei Typ-1-Diabetikern in Leukozyten, dem bestem Indikator der Zinkversorgung, vermindert. Bei Patienten mit Nephropathie, Mikroangiopathie oder Neuropathie war das Zinkdefizit noch deutlicher ausgeprägt. Eine hochwertige, proteinreiche Ernährung könnte die Versorgungslage verbessern, auch eine Zinksupplementation wäre möglicherweise von Nutzen.
Diagnostik bei autoimmunen Schilddrüsenerkrankungen / Diagnostic testing for autoimmune thyroid diseases
Authors: Schott Matthias , Seißler Jochen , Scherbaum Werner A.
Published: August 2006

Die Autoimmunthyreoiditis (AIT) ist die häufigste Autoimmunerkrankung des Menschen. Die Klinik ist sehr variabel und reicht von Hypo- bis zu Hyperthyreose-Symptomen. Das Schilddrüsenparenchym stellt sich dabei typischerweise inhomogen und diffus echoarm dar. Es besteht eine positive Korrelation zwischen den Titern von Antikörpern gegen die Thyreoperoxidase (TPO) und der Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Hypothyreose. Diese Korrelation kann derzeit jedoch nur unzureichend quantifiziert werden. Eine generelle Empfehlung zur Bestimmung der Antikörper gegen TPO in der Allgemeinbevölkerung kann nicht gemacht werden. Bei Nachweis eines erhöht gemessenen TSH-Wertes ist diese Bestimmung allerdings angezeigt.

Die Immunhyperthyreose ist die einzige Autoimmunerkrankung, bei der es zu einer Stimulation des Zielgewebes und primär nicht zu dessen Destruktion kommt. Neben der Hyperthyreose kann es zu extrathyreoidalen Manifestationen wie der endokrinen Orbitopathie kommen. In der Sonographie bzw. Duplex-Sonographie sieht man häufig eine diffuse Echoarmut und verstärkte Durchblutung des Organs. Zur Diagnosesicherung des Morbus Basedow sollten die TSH-Rezeptor-Autoantikörper (TRAK) bestimmt werden. Aufgrund der höheren Sensitivität und Spezifität ist der Assay der zweiten Generation (Einheiten in IU/L) gegenüber demjenigen der ersten Generation (Einheiten in U/L) vorzuziehen. Eine Prognoseabschätzung des Morbus Basedow gelingt durch eine Bestimmung der TRAK sechs Monate nach Erstdiagnose, wobei Werte >10 IU/L eine Remission weitgehend ausschließen, so dass eine definitive Therapie schon zu diesem Zeitpunkt angestrebt werden kann. Für niedrigere Werte oder auch Abnahmezeitpunkte nach kürzerer Krankheitsdauer kann derzeit noch keine zuverlässige Aussage gemacht werden. Mittels der TRAK-Bestimmung auf der Basis eines Assays der zweiten Generation kann auch das Risiko für eine Verschlechterung einer endokrinen Orbitopathie abgeschätzt werden. Die Bestimmung der Thyreoglobulin-Antikörper (Thyreoglobulin-AK) ist für beide Erkrankungsentitäten entbehrlich.
Characterization of Neutron Fields Using MCNP in the Experimental Fast Reactor JOYO
Authors: Maeda S , Wootan DW , Sekine T
Published: August 2006

An extensive set of neutron dosimeters ranging from the core center to beyond the reactor vessel were irradiated during the first two operating cycles of the MK-III core to allow a detailed characterization of the neutron spectra and flux distributions for this new core configuration. New analysis methods for predicting the reaction rates for comparison with the dosimetry measurements based on the MCNP code were developed. Analysis of previous MK-II cycle 34-35 dosimetry tests was used to verify the methods. Core models were developed for the different types and locations of dosimetry test subassemblies and biasing schemes were developed. MCNP optimization techniques and the C/E differences were explored. Most of the important parameters that affect the reaction rate calculations and measurements were investigated. In most cases, MCNP provides more accurate estimations of reaction rates and neutron flux than DORT. This indicates that treatment of heterogeneous structure is needed in the predictions for the irradiation test subassembly with no fuel and the irradiation field with large flux gradients.
Quantifying the Influence of Specimen Geometry on the Results of the Restrained Ring Test
Authors: Moon J-H , Rajabipour F , Pease B , Weiss J
Published: August 2006

Over the last decade, the restrained ring test has trequently been used to assess the cracking susceptibility of a concrete mixture when it is restrained from shrinking treely. Despite the trequent use of the ring test, limited analysis has been performed to understand how the specimen geometry influences the results of the test. This paper discusses the influence of specimen geometry on the results of the ring test considering three conditions: (1) uniform shrinkage of the concrete ring, (2) shrinkage caused by drying from the top and bottom surfaces of the concrete ring, and (3) shrinkage caused by drying from the outer circumference of the concrete ring. The role of moisture gradients, thickness of the concrete and the restraining (i.e., steel) rings, and the stiffness of concrete are considered in a series of numerical simulations. Results from these simulations can enable better selection of test specimen geometries and interpretation of the results from the ring test. Analytical expressions are provided to use for determining the geometry of the ring specimen that better simulates specific field conditions while providing the most useful information from the test.
The Effects of Construction Variability on the Superpave Simple Performance Test
Authors: Robinette CJ , Williams RC
Published: August 2006

The Superpave Simple Performance Test is quickly coming into the mainstream of practice for research purposes and implementation by owner/agencies. The research presented in this paper focuses on understanding the nuances of the testing procedure and building libraries of values for future reference. This project examined both 12.5-mm and 19.0-mm mixtures from the State of Wisconsin which included various traffic volumes. Of particular importance was construction variability in terms of air voids and asphalt binder content and their impact on performance with the flow number test. Plant produced mix was sampled for the jobs as well as the asphalt binder. Specimens were compacted to 4.0, 7.0, and 10.0% air voids at the sampled asphalt binder content. Additionally, specimens were further mixed with +0.3 % asphalt binder content and compacted to 7.0% air voids. The air voids and asphalt binder content changes were based on the tolerances set by typical construction variability and Wisconsin Department of Transportation specifications, respectively. The testing found that the flow number was greatly affected by air voids, but was rather insensitive to changes in asphalt content and nominal maximum aggregate size. It was determined that the accumulated microstrain at tertiary flow would be a good measure for comparing performance within a specific mixture in terms of changes in air voids and asphalt binder content. The flow number was found to be the best measure for comparing between different mixtures.
Entwurf eines adaptiven robusten „Fuzzy sliding-mode”-Reglers, Teil 3 (Design of an Adaptive and Robust Fuzzy Sliding-mode Controller, Part 3)
Authors: Berstecher R. , Palm R. , Unbehauen H.
Published: August 2006

In zwei früheren Arbeiten [1;2] wurden die Grundlagen der Fuzzy sliding-mode-Regelung und die Eigenschaften adaptiver Regler dargestellt, mittels derer adaptive Fuzzy-Regler klassifiziert werden können. Aufbauend auf diesen Grundlagen wurde ein neues linguistisches Adaptionskonzept für einen Fuzzy sliding-mode-Regler vorgestellt und analysiert. Im folgenden werden die Eigenschaften dieses Regelalgorithmus’ praktisch erprobt und die Lösung simulativ und experimentell sowie für einen dreiarmigen Roboter untersucht.
Robuster Multimodell-Reglerentwurf mit schneller Ausgangsabtastung (Robust Multimodel Controller Design Using Fast Output Sampling)
Authors: Werner Herbert
Published: August 2006

In dieser Arbeit wird ein neues, auf linearen Matrixungleichungen beruhendes Verfahren für robusten Multimodell-Reglerentwurf vorgestellt. Nach einem kurzen Rückblick auf grafische Parameterraumverfahren und neuere Verfahren für den Entwurf robuster Zustandsrückführungen wird gezeigt, wie robuste Zustandsregler mit Hilfe schneller Ausgangsabtastung bei unbekanntem Zustandsvektor realisiert werden können. Das vorgeschlagene Verfahren wird mit einem praktischen Entwurfsbeispiel und experimentellen Ergebnissen illustriert.
Nichtlineare adaptive Regelung von Hammerstein-Systemen mittels RBF-Netze (Adaptive Control of Hammerstein Systems using RBF Networks)
Authors: Knohl T. , Unbehauen H.
Published: August 2006

Eine neue Reglerstruktur zur adaptiven Regelung von Hammerstein-Systemen wird vorgeschlagen. Diese Struktur basiert auf der Idee, die Eingangsnichtlinearität einer Regelstrecke zu kompensieren und für die dadurch entstehende lineare Regelstrecke einen Standardregler zu entwerfen. Da die Eingangsnichtlinearität einer realen Anlage im allgemeinen unbekannt und/oder zeitlich variabel ist, wird bei diesem Ansatz sowohl für die „On-line”-Identifikation als auch für die Kompensation je ein künstliches neuronales Netz (ANN) verwendet. Für die Regelung des linearen Teils der Regelstrecke wird ein LQ-Regler implementiert. Die Resultate umfangreicher Simulationsstudien und Versuche an einem hydraulischen Vorschubantrieb zeigen die Vorteile und Leistungsfähigkeit dieser neuen Reglerstruktur.
Ein Beispiel für den Entwurf schaltender Beobachter (An Example for the Design of Switching Observers)
Authors: Lunze Jan
Published: August 2006

Der Beitrag behandelt den Entwurf von Beobachtern, die an die schaltende Dynamik des zu beobachtenden Systems angepasst werden müssen. Anhand eines Beispieles wird gezeigt, dass der Beobachter bestimmte Bedingungen erfüllen muss, damit der Beobachtungsfehler asymptotisch verschwindet. Es wird ein Entwurfsverfahren angegeben, mit dem diese Bedingungen erfüllt werden.
Automatisierung erweiterter Fehlerbaumanalysen für komplexe technische Systeme (Automation of Augmented Fault Tree Analyses of Complex Technical Systems)
Authors: Liggesmeyer P. , Mäckel O.
Published: August 2006

Fehlerbaumanalysen werden bisher in der Regel manuell angefertigt und sind daher oft im geplanten Zeit- und Kostenrahmen aufgrund zu großer Komplexität der Systeme nicht durchführbar. Die Vollständigkeit und Präzision der Ergebnisse sind weder garantiert noch systematisch nachweisbar. Die automatische Generierung von erweiterten Fehlerbäumen gestattet es zum einen, eine bisher manuell mit erheblichem Aufwand durchgeführte Analyse zu automatisieren. Gleichzeitig wird die Qualität der Ergebnisse erhöht, da Vollständigkeit, Widerspruchsfreiheit, Fehlerfreiheit und Konsistenz des Fehlerbaums gewährleistet sind. Zum anderen verbessert die realitätsnahe Darstellung die Lesbarkeit und verhindert Fehler bei der Erstellung oder Änderung des Fehlerbaums. Weiterhin ist die gemeinsame Analyse mehrerer Gefährdungen möglich. Im Unterschied zu konventionellen Fehlerbäumen gestatten erweiterte Fehlerbäume eine einfache Analyse von den Ursachen in Richtung der Wirkungen (Bottom up). Zur Unterstützung der beschriebenen Techniken ist eine leistungsfähige Werkzeugumgebung realisiert worden, die bei der Entwicklung von Systemen genutzt wird.
Regelung eines Cuk-Konverters (Control of a Cuk-Converter)
Authors: Kugi A.
Published: August 2006

Getaktete DC-DC-Konverter sind, nicht zuletzt wegen ihres guten Wirkungsgrades, in sehr vielen Gebieten der Leistungselektronik und Antriebstechnik zu finden. Unter der Voraussetzung, dass die Schaltfrequenz hinreichend groß ist, kann zur Beschreibung der DC-DC-Konverter ein sogenanntes gemitteltes Modell mit dem Tastverhältnis als Eingangsgröße herangezogen werden. In der vorliegenden Arbeit werden suboptimale Lösungen des nichtlinearen L
2- bzw. H
∞-Problems für einen speziellen DC-DC-Konvertertyp, den Cuk-Konverter, angegeben. Da dies das Ermitteln einer positiv definiten Lösung der Hamilton-Jacobi-Bellman-Ungleichung (HJBU) bzw. der Hamilton-Jacobi-Bellman-Isaacs-Ungleichung (HJBIU) erfordert, ist es absolut notwendig, sich die physikalische Struktur des Modells zu Nutze zu machen. Dies wird im vorliegenden Fall erreicht, indem eine energiebasierte Beschreibung PWM-getakteter Systeme verwendet wird. Experimentelle Ergebnisse an einem Labormodell zeigen das gute Stör- und Führungsverhalten des vorgestellten Regelkonzeptes.
Zur Regelung einer elektromagnetisch gelagerten Spindel (On the Control of an Electromagnetically Levitated Spindle)
Authors: Rudolph Joachim , Woittennek F. , Löwis J. von
Published: August 2006

Für ein Starrkörpermodell einer elektromagnetisch gelagerten Spindel wird eine nichtlineare Regelung vorgeschlagen. Für die Bewegung der Spindel auf einer vorgeschriebenen Bahn erweist sich eine stabilisierende Folgeregelung auf der Basis der Flachheit des Systems als eine interessante Alternative zum klassischen Zugang der Linearisierung um einen Arbeitspunkt. Ein Beobachter gestattet die Adaptation an konstante und an harmonische Störungen, wie sie als Folge der Restunwucht auftreten. Für eine Realisierung auf einem Digitalrechner können mit einer geeigneten Diskretisierung von Regler und Beobachter auch bei relativ langen Abtastzeiten gute Ergebnisse erzielt werden.
Nichtlineare Regelung eines servopneumatischen Antriebs (Nonlinear Control of a Servopneumatic Actuator)
Authors: Hahn H.
Published: August 2006

Diese Anwendungsarbeit vermittelt Ergebnisse, die mittels nichtlinearer Regelung eines servopneumatischen Antriebs nach dem Verfahren der Ein-/ Ausgangs-Linearisierung erzielt wurden. Nach der theoretischen Modellbildung des Antriebs und der experimentellen Identifikation der Modellparameter wird nach dem Verfahren der Ein-/ Ausgangs-Linearisierung ein Regler abgeleitet und in Rechnersimulationen und Laborexperimenten erprobt. Dieser Regler verbessert das dynamische Verhalten des Antriebs im Vergleich zu linearen Standardreglern in einem weiten Arbeitsbereich erheblich.
Regelungsstrategien für den Straßenverkehr: Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft (Control Strategies for Road Traffic: Past, Present, and Future)
Authors: Papageorgiou M.
Published: August 2006

Dem in den letzten Jahrzehnten verstärkt und verbreitet auftretenden Phänomen des Verkehrsstaus, der zur degradierten Nutzung der vorhandenen Verkehrsinfrastruktur führt, kann mittels geeigneter Steuerungsmaßnahmen wirksam begegnet werden. Dieser Übersichtsaufsatz befasst sich mit Steuerungs- und Regelungsproblemen und entsprechenden -strategien für die Bereiche des städtischen Verkehrs, des Schnellstraßenverkehrs und der Routenführungs- und -informationssysteme mit Schwerpunkt auf die Anwendung bekannter, systematischer Optimierungs- und Regelungsverfahren. Vergangene und gegenwärtige Probleme und Entwicklungen sowie zukünftige Herausforderungen werden aufgegriffen und kommentiert.
Flachheitsbasierte Regelung und Zustandsschätzung für einen Fedbatch-Bioprozess (Flatness Based Control and State Estimation for a Fed-Batch Biological Reactor)
Authors: Rothfuß R. , Riek A. , Reuss M.
Published: August 2006

Für einen im Fedbatch-Verfahren betriebenen Bioreaktor, der zur Herstellung des Antibiotikums Penicillin~G eingesetzt wird, wird eine flachheitsbasierte Folgeregelung mit einem neuen Verfahren zur Zustandsschätzung entworfen. Bei der betrachteten Fermentation handelt es sich um einen instationären Prozess, bei dem die eingesetzten Mikroorganismen während eines exponentiellen Wachstums über verschiedene Zwischenstufen das gewünschte Produkt, Penicillin G, produzieren. Dieser Prozess kann durch nichtlineare Differentialgleichungen beschrieben werden. Ziel des eingesetzten Regelungskonzepts ist es, die Produktion von Penicillin G einem vorgegebenen Sollverlauf nachzuführen. Zur Lösung dieses Trajektorienfolgeproblems kann durch Zufütterung von zwei verschiedenen Substraten das Wachstum der Mikroorganismen, der Stoffwechsel und die Produktbildung beeinflusst werden. Neben der Trajektorienfolge soll das System gegen Störungen, Parameteränderungen durch Alterungsprozesse und Modellfehler stabilisiert werden.

Es wird gezeigt, dass der Bioreaktor ein flaches System ist. Die Flachheitseigenschaft erlaubt eine elegante Lösung des Trajektorienfolgeproblems. Durch die Vorgabe geeigneter Trajektorien für die Penicillinmasse und eine Substratmasse kann das System aufgrund der Flachheit durch eine statische Zustandsrückführung gegen Störungen und Modellfehler stabilisiert werden. Darüber hinaus erlaubt die Flachheitseigenschaft den Entwurf eines neuartigen nichtlinearen Folgefilters auf der Basis des erweiterten Kalman-Filters zur Realisierung der Zustandsrückführung und zur Schätzung zeitveränderlicher Parameter. Die Leistungsfähigkeit des Regelungskonzepts wird in der Simulation gezeigt und im Experiment bestätigt.
Modellidentifikation zur Zustandsschätzung – Anwendung auf einen Bioprozess (Model Identification for State Estimation  Application to a Bioprocess)
Authors: Bogaerts P. , Vande Wouwer A.
Published: August 2006

Anhand eines Prozessmodells und einiger verfügbarer Messungen sind Zustandsbeobachter in der Lage, nicht gemessene Zustände online zu rekonstruieren. Wenn das zugrundeliegende Prozessmodell aufgestellt ist, werden die unbekannten Parameter gewöhnlich mit Hilfe der Methode der kleinsten Fehlerquadrate oder der Maximum-Likelihood-Methode identifiziert, die von Offline-Messungen des gesamten Zustandsvektors Gebrauch machen. Diese herkömmlichen Methoden bringen jedoch nicht zum Ausdruck, dass das Modell des nicht gemessenen Teils des Zustandsvektors mit dem gemessenen in einer sensitiven Abhängigkeit stehen soll. Um eine höhere Modellsensitivität zu erzielen, wird in dieser Studie eine neue Kostenfunktion vorgeschlagen, die das klassische Maximum-Likelihood-Kriterium mit einem skalaren Maß der Modellsensitivität kombiniert.
Invariante Ordnungsreduktion für Mehrgrößensysteme (Invariant Model Reduction of Multivariable Systems)
Authors: Pautzke F.
Published: August 2006

Von Kiendl und Post wurde ein Verfahren zur invarianten Ordnungsreduktion für Eingrößensysteme vorgestellt. Die vorliegende Arbeit beinhaltet eine Verallgemeinerung des Verfahrens auf Mehrgrößensysteme. Ausgehend von einer Zustandsraumbeschreibung des Originalsystems werden durch Minimieren eines Fehlermaßes an vorgegebenen Frequenzstützstellen die Modellparameter des reduzierten Systemmodells analytisch bestimmt. Die Eigenschaften des reduzierten Systems lassen sich gezielt durch Gewichtung bestimmter Frequenzbereiche mittels transparenter Steuerparameter beeinflussen. Dies ermöglicht einen Entwurf reduzierter Modelle in Abhängigkeit des Verwendungszwecks.
Toolbox für einfache Hardwarekopplung unter MATLAB und Echtzeit-Simulationen in SIMULINK (A Toolbox for Simple Hardware Access under MATLAB and Real Time Simulation with SIMULINK)
Authors: Hücker J. , Jenayeh I. , Wienand F.
Published: August 2006

Die Hardware Access Toolbox (MHAT) bietet dem Benutzer eine einfache Möglichkeit, beliebige, auch selbstentwickelte Hardware aus MATLAB 5.3 / SIMULINK 3.0 auf einem PC unter Windows 95/98/NT ohne Kompilieren direkt anzusprechen. Für eine zeitrichtige Signalgenerierung und -erfassung steht ein Echtzeitmodul zur Verfügung, welches vom Benutzer einfach in beliebige SIMULINK-Anwendungen integriert werden kann.
Zustandsschätzung im Schnellstraßenverkehr auf der Basis von Einzelfahrzeugdaten (Traffic State Analysis on the Basis of Floating-Car-Data)
Authors: Böker G.
Published: August 2006

In naher Zukunft werden einzelne Fahrzeuge als mobile Messsensoren im Straßenverkehr dienen, indem sie mit GSM-Mobilfunk und verkehrstelematischer Ausrüstung ihren Ort und ein Profil ihrer zuletzt gefahrenen Geschwindigkeiten an die Verkehrsleitzentralen übermitteln. Zusammen mit den Messungen von ortsfesten Sensoren sollen diese Daten für die Zustandserkennung des Straßenverkehrs aufbereitet werden. In diesem Beitrag wird eine Lösung dieser Aufgabe mit Hilfe des Erweiterten Kalman-Filters beschrieben.
Praxisorientierte Evaluierung gehobener Regelungsstrategien für Verfahrenstechnische Anlagen (Evaluation of APC Strategies for the Process Industry)
Authors: Reinig G. , Mahn B.
Published: August 2006

Bei der Auswahl einer geeigneten Regelungsstrategie für verfahrenstechnische Anlagen kann der Automatisierungstechniker heute zwischen zahlreichen Verfahren und Produkten wählen. Eine fundierte Entscheidung ist jedoch sehr schwierig, da die Informationen über Leistungsfähigkeit und Eigenheiten der Verfahren in der Regel nur aus der Sicht des Entwicklers bzw. Anbieters des jeweiligen Verfahrens / Produkts verfügbar sind. Im Beitrag wird über ein Projekt berichtet, das dazu beitragen soll, diesen Entscheidungsprozess zu objektivieren. Der vorgeschlagene Zugang sieht vor, praxisrelevante Merkmale von gehobenen Regelungsstrategien in einer Simulationsumgebung systematisch zu erheben, wobei repräsentative Vertreter wichtiger verfahrenstechnischer Prozessklassen untersucht werden.
Exakte und näherungsweise Zustandsrückführlinearisierung nichtlinearer Systeme (Exact and Approximate Feedback-linearization of Nonlinear Continuous Systems)
Authors: Hohmann Sören , Krebs Volker
Published: August 2006

Mit der exakten und näherungsweisen Zustandsrückführlinearsierung wird eine neue Methode vorgestellt, die den systematischen Entwurf von Regelungen für nichtlineare Mehrgrößensysteme erlaubt. Dabei wird für das geregelte System ein lineares Verhalten mit gewünschter Dynamik vorgegeben, das die Rückführlinearsierung exakt bzw. bestmöglich nachbildet. Eine Zustandsraumtransformation wird vermieden, um die Interpretierbarkeit der Zustandsgrößen zu gewährleisten. Es wird gezeigt, dass das Regelgesetz die Ruhelage asymptotisch stabilisiert. Die Einfachheit des Reglerentwurfs wird an einer über Feld und Anker angesteuerten Gleichstrommaschine verdeutlicht.
Randsteuerung von Wärmetauschern mit örtlich verteilten Parametern: Ein flachheitsbasierter Zugang (Boundary Control of Heat Exchangers with Spatially Distributed Parameters: A Flatness-Based Approach)
Authors: Rudolph Joachim
Published: August 2006

Die Erweiterung des von den nichtlinearen endlichdimensionalen Systemen stammenden Flachheitskonzepts auf lineare Systeme mit örtlich verteilten Parametern und Randeingriffen wird hier zum Entwurf von Steuerungen für typische Parallelstrom- und Gegenstromwärmetauscher ausgenutzt. Operatorenrechnung gestattet die explizite Parametrierung der Lösungen durch sogenannte flache Ausgänge. Für den Parallelstromwärmetauscher übernimmt die Zuflusstemperatur der Heizflüssigkeit (bzw. der Kühlflüssigkeit) die Rolle des flachen Ausgangs, beim Gegenstromwärmetauscher der Ortsgradient beim Zufluss der zu erwärmenden (bzw. der zu kühlenden) Flüssigkeit. Die Lösungen lassen Integraldarstellungen mit endlichem Träger zu, in denen Besselfunktionen auftreten; sie beschreiben „verteilte Totzeiten” bzw. „verteilte Prädiktionen”. Es ergibt sich eine einfache exakte Methode für die Planung von Übergangsvorgängen zwischen stationären Betriebszuständen und zur Berechnung der dazu erforderlichen Steuerungen.
Hybrid Models of Physical Systems and Discrete Controllers
Authors: Otter M. , Remelhe Manuel , Engell Sebastian , Mosterman P.
Published: August 2006

A unifying modeling method is presented that (1) extends the declarative, equation based, object oriented modeling approach by discontinuous and variable structure components which arise from abstractions in physical system models and (2) combines this with imperative, reactive, discrete event controllers based on the statechart and the sequential function chart formalisms.
Towards Hybrid Optimal Control
Authors: Buss Martin , Stryk O. von , Bulirsch R. , Schmidt Günther
Published: August 2006

In this article a general class of hybrid optimal control problems with continuous and discrete state variables and control inputs is defined. After a brief review of conventional optimal control, major novel challenges resulting from the hybrid nature are discussed. Some application problems are comparatively easy to solve because of the fixed or known sequence of discrete events; however, if the number and the sequence of discrete phases is not known a priori, the solution must then be found among a combinatorial number of possible sequence candidates. The article presents several preliminary approaches to the (numerical) solution of hybrid optimal control problems by hybrid dynamic programming, by decomposition using branch-and-bound, or fixing transversality conditions to obtain suboptimal solutions. The last two methods rely on the capabilities of the direct collocation method DIRCOL to solving multi-phase optimal control problems robustly and efficiently. Results obtained by the proposed methods are presented in two examples: an underactuated robotic system with a holding brake as the discrete component, and a hybrid, motorized traveling salesman problem.
Internet-Technologien in der industriellen Automatisierung: Anwendungsstand und Zukunftspotential (Internet Technologies for Industrial Automation: State of Practice and Future Perspective)
Authors: Terwiesch Peter
Published: August 2006

Internet-Technologien sind heute weit verbreitet und bieten als offene Standards einen neuen, äußerst kosteneffizienten Weg zur Fernüberwachung und -diagnose sowie zur Integration heterogener Systeme auch in der Automatisierungstechnik. Der vorliegende Beitrag schildert Erfahrungen aus dem praktischen Einsatz dieser Technologien in der Überwachung, Diagnose, Wartung und Kundeninformation in den Bereichen Prozessautomatisierung, Stations- und Netzleittechnik.
MOBY/PLC: Eine graphische Entwicklungsumgebung für SPS-Programme (MOBY/PLC: A Graphical Design Environment for PLC Programs)
Authors: Dierks H. , Tapken J.
Published: August 2006

MOBY/PLC ist ein graphisches Design-Werkzeug für SPS-Automaten, einer spezielle Klasse hierarchischer Realzeitautomaten, die zur Spezifikation verteilter Realzeitsysteme geeignet sind und auf Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) implementiert werden können. In diesem Artikel stellen wir die SPS-Automaten vor und demonstrieren, wie MOBY/PLC zur Validierung (inkl. formaler Verifikation) und Codegenerierung genutzt werden kann.
Prädiktive Steuerung und Regelung der Stickstoffelimination in biologischen Kläranlagen (Model Predictive Control of Nitrogen Removal in Wastewater Treatment Plants)
Authors: Alex J. , Tschepetzki R.
Published: August 2006

Der Beitrag analysiert Möglichkeiten der gezielten Steuerung und Regelung der Stickstoffelimination in biologischen Kläranlagen, insbesondere in Anlagen mit vorgeschalteter Denitrifikation. Es wird eine prädiktive Vorsteuerung/Regelung vorgestellt, mit der sich Ammonium-Ablaufspitzen signifikant reduzieren lassen. Gleichzeitig kann durch die Steuerung/Regelung die Gesamt-Stickstoffelimination bei verringertem Energieeinsatz verbessert werden. Basis der prädiktiven Steuerung/Regelung bildet ein stark vereinfachtes deterministisches Modell der Nitrifikation, dessen wichtigster Parameter adaptiert wird. Die entwickelte Steuerung wird mit einer detaillierten dynamischen Simulation einer international eingeführten “Benchmark”-Anlage evaluiert.
Towards a Multi-Agent System for On-Line Simulations Based on Real-World Traffic Data
Authors: Schreckenberg M. , Wahle J.
Published: August 2006

This paper presents a framework for on-line simulations and predictions of traffic states in large-scale networks, which is based on the combination of real-world traffic data with an agent-based traffic flow model. The system is applied to the urban road network of Duisburg and the freeway network of North Rhine-Westphalia. On the basis of historical traffic demand data heuristics are derived, which are combined with the current data to provide a short-term traffic forecast. Additionally, the demand for an anticipatory traffic forecast, which includes decision-making and route choice behaviour of the road users, is discussed.
Traffic Flow Forecasting
Authors: Kerner B. S. , Herrtwich R. G.
Published: August 2006

A review of methods for dynamic traffic forecasting which have recently been developed by DaimlerChrysler AG is presented. In particular, some new models for tracing and forecasting of congested spatial-temporal patterns on highways will be considered. These models ASDA (Automatische Staudynamikanalyse: Automatic Tracing of Moving Traffic Jams) and FOTO (Forecasting Of Traffic Objects) allow us to trace and to predict macroscopic spatial-temporal properties of the traffic patterns without any validation of model parameters at different infrastructure, weather and other environmental conditions. Results of the on-line application of these models are shortly discussed. A macroscopic model for dynamic forecast of traffic in urban areas is presented. This model allows us to predict macroscopic characteristics of traffic such as queue lengths at light signals and link travel times. The calculation time of the model can be several thousand times shorter than the one of microscopic traffic models.
Die Anwendung des Parameterraumverfahrens auf Ortskurvenkriterien (The Application of the Parameter Space Method to Frequency Loci Criteria)
Authors: Bünte Tilman
Published: August 2006

Das Parameterraumverfahren hat sich in vielen Anwendungsfällen für die Robustheitsanalyse unsicherer parametrischer Systeme und die Synthese robuster Regelungen bewährt. Doch blieb der Einsatz bislang auf lineare Systeme und die Betrachtung von Eigenwertkriterien beschränkt. In diesem Beitrag wird die Erweiterung des Parameterraumverfahrens auf Ortskurvenkriterien beschrieben. Dies erschließt nicht nur die Einbeziehung linearer Kriterien wie z.B. Amplituden- und Phasenreserve, sondern auch nichtlinearer Kriterien, wie z.B. das Popow- oder das Kreiskriterium und das Zwei-Ortskurven-Verfahren.
Entwurf von robusten Telemanipulationssystemen mit Parameterraumverfahren (Design of Robust Master-Slave Systems in Parameter Space)
Authors: Bajcinca N. , Koeppe R.
Published: August 2006

Telemanipulationssysteme mit kinästhetischer Rückkopplung durch bidirektionale Regelkreise erweitern die Fertigkeit eines Bedieners bei der Durchführung von komplexen Manipulationsaufgaben. Dieser Beitrag stellt ein Parameterraumverfahren zum regelungstechnischen Entwurf robuster bidirektionaler Regelkreise vor. Der Entwurf basiert auf den bekannten Parametern des Bedien- und Teleoperatorsystems, sowie den als unsicher angenommenen bediener- und teleoperatorseitigen Parametern der Kontaktsteifigkeit und der zur bidirektionalen Datenübertragung erforderlichen Totzeit. Mit dem Ansatz der singulären Frequenzen wird ein Entwurfsverfahren für Hurwitz- und Γ-stabile bidirektionale Regler entwickelt und dessen Anwendung anhand von Simulationen gezeigt.
Die Spezifikationssprachen MSC und SDL. Teil 1: Message Sequence Chart (MSC) (The Specification Languages MSC and SDL. Part 1: Message Sequence Chart (MSC))
Authors: Grabowski J. , Rudolph E. , Schmitt M.
Published: August 2006

Im Telekommunikationsbereich haben sich Message Sequence Chart (MSC) und Specification and Description Language (SDL) als wichtigste Modellierungssprachen etabliert. Dieser zweiteilige Artikel beschreibt die Konzepte und den Einsatz der beiden Sprachen. Im vorliegenden ersten Teil wird ein Überblick über SDL und MSC gegeben und die Anforderungsspezifikation mit Hilfe von MSC beschrieben.
Aktive Deadlockvermeidung in Ereignisdiskreten Systemen (Active Deadlock Avoidance for Discrete Event Systems)
Authors: Seidl M.
Published: August 2006

Gegenstand dieses Beitrags ist die Verhinderung von Verklemmungssituationen, oft auch als Deadlocks bezeichnet, in ereignisdiskret modellierbaren Systemen wie flexiblen Fertigungssystemen, Kommunikationsnetzwerken oder nebenläufigen Computerprogrammen. Nach einer Diskussion gängiger Verfahren wird eine neue Methodik vorgestellt, die sehr schnell optimale  im Sinne von minimal-restriktiven  Steuerinstanzen zur Deadlockverhinderung generiert. Diese lassen sich u.a. einfach in speicherprogrammierbaren Steuerungen, überwacherinstanzen oder Schedulern implementieren. Zwei nicht-triviale Beispiele aus dem Bereich flexible Fertigung zeigen die Leistungsfähigkeit des neuen Verfahrens
Zustandsschätzung auf bewegtem Horizont - ein simultaner Ansatz (Moving Horizon State Estimation - a Simultaneous Approach)
Authors: Gesthuisen R. , Klatt K.-U.
Published: August 2006

In diesem Beitrag wird ein neuer Ansatz zur Zustandsschätzung auf bewegtem Horizont für nichtlineare Systeme hergeleitet. Die Zustände des Systems werden durch Minimierung einer Kostenfunktion unter Berücksichtigung einer endlichen Anzahl von Messungen aus der Vergangenheit berechnet. Der Ansatz basiert auf den Arbeiten von Rawlings et al. [16, 15, 19], benutzt im Gegensatz hierzu aber eine Methode der gewichteten Reste zur zeitlichen Diskretisierung. Hierdurch wird das dynamische Optimierungsproblem direkt in ein Nichtlineares Programm überführt, welches sich effektiv lösen lässt. Die Vorteile dieses neuen Ansatzes, sowie die notwendigen Bedingungen, die an das nichtlineare System zu stellen sind, werden diskutiert. Zum Vergleich der beiden optimierungsbasierten Ansätze werden die Schätzergebnisse für ein Modell der diskontinuierlichen Polykondensation von Polyethylenterephthalat (PET) mit denen eines Extended Kalman Filters (EKF) verglichen.
Methoden zur Navigation eines mobilen Roboters in typischen Büroumgebungen (Navigation Methods for a Mobile Robot in Typical Office Environments)
Authors: Sparbert J. , Kümpel J. , Hofer E.P.
Published: August 2006

Zur effizienten Bewegung eines autonomen mobilen Roboters in unterschiedlichen Umgebungen ist eine Anpassung der Bewegungsführung an die jeweilige Umgebung notwendig. Eine typische Büroumgebung enthält klassifizierbare Umgebungsstrukturen wie Gänge, Räume, Abzweigungen und Türen. Für jede dieser Strukturen gibt es spezielle Methoden zur Bewegungsführung, die den Methoden, die für beliebige Umgebungen anwendbar sind, bezüglich Sicherheit, Effizienz und Geschwindigkeit überlegen sind. In diesem Beitrag werden einige solcher speziellen Methoden vorgestellt. Die Umsetzung auf ein reales Robotersystem wird erörtert, und die erzielten Ergebnisse werden für einige Testfahrten dargestellt.
Systementwicklung für die Automatisierung im Anlagenbau (System Engineering Approach for Plant Automation)
Authors: Bartels Jan , Vogel B.
Published: August 2006

Der Einsatz von formalen oder semi-formalen Methoden des Software-Engineerings hat sich in der industriellen Praxis der Anlagenautomatisierung noch nicht durchgesetzt. Am Beispiel einer Neukonzeption der steuerungs-, regelungs- und leittechnischen Ausrüstung eines bestehenden maschinenbautechnischen Anlagenkonzeptes mit Erweiterung der Funktionalität und Dynamik wird über die Auswahl und den Einsatz eines solchen systematischen Ansatzes berichtet.