Biomedizinische Informatik und Mechatronik

Forschungsprofil

Das Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik (IACE) orientiert sich in Forschung und Lehre am Mechatronik-Schwerpunkt der Tiroler Privatuniversität UMIT TIROL und seiner Einbettung im Technologiestandort Tirol. Innerhalb der am IACE laufenden Forschungsprojekte werden einerseits Beiträge zur methodischen Weiterentwicklung der Regelungstechnik und der Systemtheorie geleistet und andererseits moderne Methoden der Regelungstechnik für die industriellelle Anwendung nutzbar gemacht. Zu den Forschungsschwerpunkten zählen:

  • grundlegende Arbeiten im Bereich der mathematischen Systemtheorie
  • grundlegende Arbeiten zur  Regelungstheorie der Systeme mit örtlich verteilten Parametern 
  • Einsatz moderner modellbasierter Methoden der nichtlinearen und verteiltparametrischen Regelungstheorie sowohl in Prototypanwendungen im Labor als auch in industriellen Anwendungen (beispielsweise  flachheitsbasierte und modellprädiktive Methoden)
  • modellbasierte Methoden zur Parameterindentifikation und Diagnose in mechatronischen Systemen
  • Robotik, im speziellen Aspekte der modularen Systeme mit Fokus auf Kinematik und Regelung

In all seinen Forschungsthemen arbeitet das Institut eng mit nationalen und internationalen Forschungspartnern sowie der Industrie zusammen. Es wird in seiner Forschung vom Land Tirol sowie österreichischen und europäischen Fördereinrichtungen und den industriellen Partnern finanziell gestützt.

Dieser Forschungsteilbereich befasst sich vor allem mit der Modellierung, Steuerung, Regelung und Diagnose Energiesystemen.

Im Detail werden die folgenden Schwerpunkte behandelt:

  • Modellierung und Modellreduktion von Batteriemodellen zur Langzeitsimulation (Batterielangzeitsimulation),
  • Modellierung, Steuerung und Regelung Rohrreaktornetzwerken (MoRSE, MoReNe),
  • Modellierung und Reglung von Abgasnachbehandlungssystemen am Beispiel von Großgasmotoren (MoRSE, MoReNe, INNUIT, Adaptive Regelung),
  • Steuerung und Regelung von Totzeitsystem am Beispiel von Kühlkreisläufen (MoReNe, Beobachter, INNUIT),
  • Modellreduktion, Steuerung und Regelung von Transportprozessen gekoppelt mit einem thermischen Speicher (MoReNe).
Die Forschung in den verschiedenen Schwerpunkten erfolgt sowohl in Kooperation mit der Industrie als auch in Grundlagenforschungsprojekten. Zur Validierung der erlangten Erkenntnisse stehen am Institut verschiedene Versuchsstände (Langes Rohr, Kühlkreislauf, Katalysator, Batteriezelle) zur Verfügung.

Innerhalb des Bereichs der mobilen Robotik werden Themen der Regelungs- und Steuerungstechnik, ebenso wie Themen der Sensorik als auch Datenverarbeitung, Kommunikation und Fahrplanung fokusiert.

Im Detail werden die folgenden Schwerpunkte vertiefend behandelt:

  • Regelung des Rückwärtsfahren von Fahrzeugen mit beliebig vielen Anhängern,
  • Modellierung und Regelung von selbstbalancierenden Fahrzeugen,
  • Modellierung und Regelung des kollaborativen Fahrens von Multiagentensystemen auf Basis verteiltparametrischer Ansätze,
  • energieoptimale und echtzeitfähige Fahrtenplanung.

Für die Umsetzung der theoretischen Erkenntnisse stehen verschiedene Plattformen (Mehranhängersysteme, Selbstbalancierendes einachsiges Fahrzeug) zur Demonstration zur Verfügung.


Das  Forschungsfeld der Roboterregelung umfasst die kinematische Beschreibung von Robotern, deren Analyse und insbesondere die Bereiche Pfadplanung, zeitoptimale Regelung sowie Regelung von verschiedenen Roboter-Strukturen. Folgende Schwerpunkte sind dabei besonders hervorzuheben:

  • Regelung und Trajektorienplanung für parallele und serielle Kinematiken, unter anderem unter Verwendung von neuen algebraischen Herangehensweisen
  • zeitoptimale Regelung von Handhabungsmaschinen unter Berücksichtigung von Elastizitäten

Die Forschunugsergebnisse werden an einem sich im Aufbau befindlichen Modell erprobt.


Am Institut werden neue Methoden zur Analyse, Steuerung und Regelung sogenannter Systeme mit örtlich verteilten Parametern, die durch partielle Differentialgleichungen mit Randbedingungen beschrieben werden, entwickelt und in Prototypanwendungen erprobt.

Im Detail werden die folgenden Schwerpunkte behandelt:

  • Modellierung von thermischen, kinetischen und kinematischen Prozessen (MoRSEMoReNe)
  • Regelung des Vertical Gradient Freeze (VGF) Kristallzüchtungsprozesses mittels Backstepping
  • Flachheitsbasierte Steuerung und Regelung
  • Dynamikvorgabe mittels direkter später Approximation (RegelungSvP)

Zur Umsetzung der theoretischen Ergebnisse kann auf verschiedene Verssuchsstände (FlachwasserLanges Rohr) zurückgegriffen werden.