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Mit zunehmender Dynamik im Forschungsumfeld – Digitalisierung der Produktentwicklung – steigen neben der Komplexität auch die technischen Anforderungen an die künftigen Entscheidungsprozesse. Die Einführung von neuen IT-Systemen zur Automation von Entscheidungen haben Anpassungen in den derzeitigen Geschäftsprozessen der Unternehmen zur Folge. Für eine erfolgreiche Implementierung neuer IT-Informationstools gilt es im Voraus mögliche Auswirkungen auf die bisherigen Anwendersysteme genauer zu untersuchen. Neue Technologien, KI-Informationssysteme oder auch neues Wissen entstehen in der Wissenschaft oft durch Interpretation und Synthese von bestehendem Wissen. Aus diesem Grund nimmt die Qualität von Literaturanalysen eine immer größere Relevanz in der Ingenieur- und Informatikwissenschaft ein. Neben der Anzahl an Publikationen wächst auch der Aufwand für die strukturierte Literaturrecherche (SLA). Die Autoren stellen in diesem Paper den Rechercheprozess und die Ergebnisse einer SLA vor. Mit dieser Arbeit soll der derzeitige Forschungsstand zur Entscheidungsunterstützung in der Produktentwicklung von Klein- und mittelständischen Unternehmen sowie Großunternehmen in der
Automobilbranche ermittelt und nach Analyse sowie Bewertung mögliche Forschungslücken zu automatisierten Entscheidungsunterstützungssystemen (aEUS) aufgezeigt werden.
Impact of a large distribution network on radiation characteristics of planar spiral antenna arrays
(2023)
Designing antenna arrays with a central feed point has gained ground in the antenna technique. This approach, which is usually applied because of manufacturing costs, is difficult to achieve and leads to a large feeding network. The impact of which is numerically investigated in the present work. Upon comparing three different antennas, it is shown that the enlargement of the feed strongly affects the antenna's overall dimensions and the antenna's radiation characteristics. The antenna with the plug-in solution is not only small in size but also performs better compared to antennas with a central feed point. Considering the high effort in designing the feed network with a central point and the influence of the resulting enlarged network on the dimensions and radiation characteristics of the antenna, the cost saving in production can be put into perspective.
Verschleiß an Zerspanwerkzeugen mit geometrisch definierter Schneide führt zu schlechter Oberflächenqualität, erhöhten Kräften, Maßabweichungen und Bruch. Bisher wird dieser Verschleiß außerhalb der Maschine oder indirekt (z. B. Durchmesser) erfasst. Der Tausch der Werkzeuge findet nach einer bestimmten Werkstückzahl, Zeit, oder einem Standweg statt. In diesem Beitrag wird ein neuartiges System zur direkten Ermittlung des Freiflächenverschleißes im Arbeitsraum eines Bearbeitungszentrums dargestellt. Dabei wird eine geschützt integrierte Industriekamera mit Objektiv im Arbeitsraum installiert. Die Maschinenachsen bzw. die Bearbeitungsspindel positionieren das Werkzeug davor. Nach einer nur wenige Sekunden dauernden Messung findet die Auswertung des Verschleißes hauptzeitparallel statt.
The efficient production and utilization of green hydrogen is vital to succeed in the global strive for a sustainable future. To provide the necessary amount of green hydrogen a high number of electrolyzers will be connected as decentralized power consumers to the grid. A large amount of decentralized renewable power sources will provide the energy. In such a system a control method is necessary to dispatch the available power most efficiently. In particular, the shutdown of renewable energy sources due to temporary overproduction must be avoided. This paper presents a decentralized tertiary control algorithm that provides a new decentralized control approach, thus creating a flexible, robust and easily scalable system. The operation of each grid participant within this grid connected microgrid is optimized for maximum financial profit, while minimizing the exchange of power with the mains grid and reducing the shutdown of renewable power sources.
The increase in distributed energy generation, such as photovoltaic systems (PV) or combined heat and power plants (CHP), poses new challenges to almost every distribution network operator (DNO). In the low-voltage (LV) grids, where installed PV capacity approaches the magnitude of household load, reverse power flow occurs at the secondary substa-tions. High PV penetration leads to voltage rise, flicker and loading problems. These problems have been addressed by the application of various techniques amongst which is the deployment of step voltage regulators (SVR). SVR can solve the voltage problem, but do not prevent or reduce reverse power flows. Therefore, the application of SVR in low voltage grids can result in significant power losses upstream. In this paper we present part of a research project investi-gating the application of remote-controlled cable cabinets (CC) with metering units in a low-voltage network as a possible alternative for SVR. A new generation of custom-made remote-control cable cabinets has been deployed and dynamic network reconfigurations (NR) have been realized with the following objectives: (i) reduction of reverse power flow through the secondary substation to the upstream network and therefore a reduction of upstream losses, (ii) reduction of the voltage rise caused by distributed energy resources and (iii) load balancing in the low-voltage grid. Secondary objec-tives are to improve the DNO's insight into the state of the network and to provide further information on future smart grid integration.
Silicon neurons represent different levels of biological details and accuracies as a trade-off between complexity and power consumption. With respect to this trade-off and high similarity to neuron behaviour models, relaxation-type oscillator circuits often yield a good compromise to emulate neurons. In this chapter, two exemplified relaxation-type silicon neurons are presented that emulate neural behaviour with energy consumption under the scale of nJ/spike. The first proposed fully CMOS relaxation SiN is based on mathematical Izhikevich model and can mimic a broad range of physiologically observable spike patterns. The results of kinds of biologically plausible output patterns and coupling process of two SiNs are presented in 0.35 μm CMOS technology. The second type is a novel ultra-low-frequency hybrid CMOS-memristive SiN based on relaxation oscillators and analog memristive devices. The hybrid SiN directly emulates neuron behaviour in the range of physiological spiking frequencies (less than 100 Hz). The relaxation oscillator is implemented and fabricated in 0.13 μm CMOS technology. An autonomous neuronal synchronization process is demonstrated with two relaxation oscillators coupled by an analog memristive device in the measurement to emulate the synchronous behaviour between spiking neurons.
As fuel prices climb and the global automotive sector migrates to more sustainable vehicle technologies, the future of South Africa’s minibus taxis is in flux. The authors’ previous research has found that battery electric technology struggles to meet all the mobility requirements of minibus taxis. They investigate the technical feasibility of powering taxis with hydrogen fuel cells instead. The following results are projected using a custom-built simulator, and tracking data of taxis based in Stellenbosch, South Africa. Each taxi requires around 12 kg of hydrogen gas per day to travel an average distance of 360 km. 465 kWh of electricity, or 860 m2 of solar panels, would electrolyse the required green hydrogen. An economic analysis was conducted on the capital and operational expenses of a system of ten hydrogen taxis and an electrolysis plant. Such a pilot project requires a minimum investment of € 3.8 million (R 75 million), for a 20 year period. Although such a small scale roll-out is technically feasible and would meet taxis’ performance requirements, the investment cost is too high, making it financially unfeasible. They conclude that a large scale solution would need to be investigated to improve financial feasibility; however, South Africa’s limited electrical generation capacity poses a threat to its technical feasibility. The simulator is uploaded at: https://gitlab.com/eputs/ev-fleet-sim-fcv-model.
Modern wide bandgap power devices promise higher power conversion performance if the device can be operated reliably. As switching speed increases, the effects of parasitic ringing become more prominent, causing potentially damaging overvoltages during device turn-off. Estimating the expected additional voltage caused by such ringing enables more reliable designs. In this paper, we present an analytical expression to calculate the expected overvoltage caused by parasitic ringing based on parasitic element values and operating point parameters. Simulations and measurements confirm that the expression can be used to find the smallest rise time of the switches’ drain-source voltage for minimum overvoltage. The given expression also allows the prediction of the trade off overvoltage amplitude in case of faster required rise times.
Simulation eines dezentralen Regelungssystems zur netzdienlichen Erzeugung von grünem Wasserstoff
(2023)
Wasserstoff wird einen bedeutenden Beitrag zum Wandel von Industrie und Gesellschaft in eine klimaneutrale Zukunft leisten. Der Aufbau und die ökologisch und ökonomisch sinnvolle Nutzung einer Wasserstoffinfrastruktur sind hierbei die zentralen Herausforderungen. Ein notwendiger Baustein ist die effiziente Bereitstellung von grünem Strom und dem daraus produzierten grünen Wasserstoff. Der vorliegende Beitrag stellt ein dezentrales Regel- und Kommunikationssystem vor, mit dem Angebot und Nachfrage von grünem Strom und Wasserstoff in einem System aus dezentralen Akteuren in Einklang gebracht werden. In einer hierzu entwickelten Simulationsumgebung wird die Funktion und der Nutzen dieses dezentralen Ansatzes verdeutlicht.
Dieses Buch vermittelt die grundlegenden Kenntnisse für den Layoutentwurf digitaler und analoger Schaltungen. Neben den ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen werden auch Werkzeugaspekte behandelt. Das Werk befähigt Ingenieure, einen Schaltplan oder eine Netzliste in eine Layoutdarstellung zur Fertigung eines integrierten Schaltkreises (IC) oder einer Leiterplatte umzusetzen. Nach einer einleitenden Übersicht zu Fertigungstechnologien, Besonderheiten der Mikroelektronik und den Aufgaben des Layoutentwurfs behandelt Kap. 2 zunächst die technologischen Grundlagen der IC-Fertigung. Darauf aufbauend werden nachfolgend alle Aspekte des Layoutentwurfs vertieft: Schnittstellen, Entwurfsregeln und Bibliotheken (Kap. 3), Entwurfsstile, -modelle und -flüsse (Kap. 4), Entwurfsschritte (Kap. 5), Besonderheiten des analogen IC-Entwurfs (Kap. 6) und schließlich Zuverlässigkeitsmaßnahmen (Kap. 7). Das Buch eignet sich als Lehrbuch in den Ingenieurwissenschaften und als Nachschlagewerk für Schaltungs- und Layoutentwickler in der Industrie.