FEEDBACK PERIODIEK van het
GENOOTSCHAP REGELTECHNIEK INGENIEURS DELFT
Jaargang 14, nummer 1, mei 2003
Inhoud Woord vooraf Verslag excursie en jaarvergadering Bachelor-Master Refreshing Courses Lanceren van een achtbaan trein Fuzzy Control of Multi-Input Multi-Output Processes Lunches van Verstelregel Nieuwe uitdagingen Personalia. Afstudeerders Colofon Bestuur GRID
Redactie Feedback
Secretariaat- en redactieadres
3 5 9 12 14 22 26 28 34 34
Co van Eijkelenburg, voorzitter Ben Klaassens, secretaris Onno Nouwen, penningmeester Ger Honderd Robert van Amerongen Leo de Keizer André van der Ham Jelmer Braaksma Ger Honderd, Ben Klaassens, Robert van Amerongen, Kitty Dukker
Faculteit Informatietechnologie en Systemen Opleiding Elektrotechniek Control Systems Engineering Postbus 5031 2600 GA Delft Postrekening 6065902 Tel. 015-2785119 Fax. 015-2786679 Email:
[email protected] web: http://Icewww.et.tudelft.nl/~klaassens/ grid/cent_grid.htm
Abonnement FEEDBACK is het periodiek van GRID. Alle leden en aspirantleden ( te weten alle studenten van de werkeenheid Regeltechniek) van GRID krijgen FEEDBACK toegezonden. Lidmaatschap van GRID staat open voor alle afgestudeerden van de basiseenheid Regeltechniek van de Faculteit Informatietechnologie en Systemen. Informatie over Grid is te krijgen bij het secretariaat.
2
Woord vooraf
Na de geslaagde excursie op 15 november vorig jaar naar TNO-Automotive en de GRID-jaarvergadering, is het fijn in dit nummer een terugblik te kunnen werpen op dit gebeuren. Vooral de omzetting van het Laboratorium voor Regeltechniek bij ITS/Elektrotechniek naar het “Delft Center for Systems and Control, DCSC, in de Faculteit Organisatie, Productie en Constructie, OCP (Werktuigbouwkunde) samen met de laboratoria voor regeltechniek bij de Faculteit TNW (Technische Natuurkunde) en met onze werktuigkundige vakbroeders, betekent een majeure verandering. Bij het ter perse gaan van dit nummer werd als verhuizingdatum van het laboratorium naar het gebouw voor Werktuigbouwkunde 6 mei genoemd. In ons volgende nummer verneemt u hierover ongetwijfeld meer! Zoals in het vorige nummer van Feedback al is uiteengezet, en ook is besproken in de jaarvergadering, is het de bedoeling onze GRID -organisatie in de loop van dit jaar op te heffen en tezelfdertijd een GRID++-alumni vereniging op te richten, waarbij ook de afgestudeerden van de beide andere laboratoria lid van deze organisatie kunnen worden. Het is de bedoeling, dat in het najaar een GRID excursie naar SKF wordt georganiseerd. Wellicht is dat een goede gelegenheid om formeel van GRID naar GRID++ over te gaan. Onze nieuwe ‘vakgroep’ voorzitter Michel Verhaegen, stelde voor, na te gaan of in de nieuwe GRID -opzet een nieuw element kan worden ingebracht. In navolging van een initiatief van Mike Grimble, de regeltechniekhoogleraar in Glasgow, is het de bedoeling een soort “Advanced Control Technology Club” op te richten binnen GRID. Leden van GRID kunnen betrokken worden bij activiteiten van deze “Club”. Deze club zou een aantal activiteiten kunnen opzetten, zoals: -
-
het organiseren van technische besprekingen, trainingscursussen en beschouwende bijeenkomsten, waarbij zowel de basis van de regeltechniek aan de orde komt als de opties voor toekomstige ontwikkelingen. Het organiseren van in-house trainingen in overleg met bedrijven. Het initiëren van casestudies in samenwerking tussen bedrijven en researchorganisaties met inbreng van afstudeerders en promovendi. Excursies naar bedrijven. Regelmatige mailing van nieuwe ontwikkelingen en beschikbaarheid van ontwikkelde methoden en technieken in DCSC. Het opzetten van een Industrieel Forum (een beetje in navolging van het in ’97 gestarte overleg met een aantal GRID -leden).
Graag horen we wat je van een dergelijk initiatief vindt. Is het de moeite waard het uit te werken en in een proefperiode van enige jaren te testen? Geef je reactie! (Zie adressen onderaan) Wellicht is het goed om ook rekening te houden met de financiële randvoorwaarden! In dit nummer van Feedback vindt u naast het excursieverslag een up-to-date artikel over de BaMa-structuur voor studie in de regeltechniek. De auteur Ton van de Boom is zelf actief betrokken bij de realisatie hiervan. Het is de moeite waard het betreffende webadres eens op te zoeken. Gezien mijn eigen activiteiten bij de opzet en coördinatie van refreshing courses in de regeltechniek, heb ik een kort overzicht van de beschikbare modules gemaakt.
3
Hoezeer de regeltechniek ook een rol speelt bij de realisatie van opstellingen in evenementenparken, blijkt uit het artikel van André Veltman bij de beschrijving van de rollercoaster voor Six Flags. Bijzonder fijn dit keer een bijdrage van Henk Verbruggen te zien. Hij geeft duidelijk zijn gevoelens weer met betrekking tot zijn vertrek van de TU en zijn interesse in een groot aantal cultuurontwikkelingen. Verstelregel is weer actief geweest o.a. met het organiseren van lunches, waarbij nieuwe studenten de gelegenheid hebben meer mensen van het laboratorium te leren kennen. In dit nummer vind je een verslag van zo’n lunch. Zoals gebruikelijk sluit het blad met een aantal personele nieuwtjes en geeft Stanimir Mollov een beeld van de inhoud van zijn promotieonderzoek: Fuzzy Control of Multiple-Output Processes, hetgeen hij op 3 december j.l. met succes heeft verdedigd. Wij hopen in ons volgend nummer enige beschouwingen op te nemen over de ontwikkeling van het onderwijs op onze TUD. Veelal wordt daarbij de vinger gelegd op het financiële aspect, maar het is maar zeer de vraag of dit niet een doekje voor het bloeden is en de werkelijke oorzaak van de problemen veel dieper in het management van de instelling ligt. In elk geval hoop ik dat iedereen, in de ongetwijfeld zonnige periode, die voor ons ligt, wat genoeglijk leesplezier heeft met dit boekje. Schroom niet zelf contact op te nemen om ook een bijdrage te leveren! Tevens wil ik iedereen, die de contributie 2002 ad. € 11,50 nog niet betaald heeft, vriendelijk verzoeken deze zo spoedig mogelijk over te maken t.n.v. GRID, girorekg. nr. 6065902
Namens de redactie en het bestuur, Ger Honderd
Reacties te richten aan: TU Delft Faculteit ITS Afd. Regeltechniek Secretariaat GRID Antwoordnummer 10185 2600 VB Delft University of Technology of via email:
[email protected]
4
Excursie en jaarvergadering bij TNO-Automotive door Ger Honderd / Ben Klaassens Op 15 november 2002 is GRID te gast geweest bij het TNO instituut voor wegtransportmiddelen, bekend als TNO-Automotive. Een veertigtal GRID -leden hadden zich voor deelname aangemeld. Als vanouds: een prettig weerzien van vrienden. Het spreekt haast voor zich dat ook ons erelid Hans van Nauta Lemke weer van de partij was. Zijn voortreffelijke conditie was al herkenbaar in het novembernummer van Feedback, bij de reportage van de sportactiviteit, die door Verstelregel was georganiseerd. Na de ontvangst met koffie en cake, werd om 13.00 uur begonnen met de GRID jaarvergadering. De agenda zag er a.v. uit: 1. Opening en welkom door de voorzitter Co van Eijkelenburg 2. Overzicht van de activiteiten in de afgelopen jaren (voorzitter) 3. Rapportering door de penningmeester Onno Nouwen en de bevindingen van de kascontrolecommissie, gevormd door Dieter Grossklaus en Jelmer Braaksma 4. De toekomst van GRID in het kader van de reorganisatie van de regeltechniekactiviteiten aan de TUD (voorzitter en Michel Verhaegen) 5. Samenstelling van het bestuur voor 2003 (voorstel het huidige bestuur te handhaven met de speciale opdracht te komen tot een nieuwe TU-brede GRID alumnivereniging) 6. Rondvraag 7. Sluiting Alle punten werden vlot afgewerkt. Helaas was onze penningmeester op het laatste nippertje verhinderd aanwezig te zijn, maar de kascontrole over 2001 was tot volle tevredenheid uitgevoerd. Van bijzonder belang was de verduidelijking door onze nieuwe hoogleraar in de regeltechniek Michel Verhaegen. Hij schetste de ontwikkeling in de afgelopen jaren van de positie van het vakgebied van de Regeltechniek binnen de faculteit ITS (Informatietechnologie en Systemen) en binnen de TUD. Onze vakgroep heeft een moeilijke periode doorgemaakt, maar dankzij de geweldige inzet van alle leden van de vakgroep is er nu een nieuwe toekomst
5
zichtbaar. Er is door het College van Bestuur van de TUD (geadviseerd door een commissie van wijze mannen in het rapport Engineering the Future) besloten in het kader van de vorming van een aantal speerpunten in het onderzoek, de activiteiten op het gebied van de regeltechniek en systemen en de mechatronica te bundelen. Daartoe zal er een Delft Center for Systems en Control (DCSC) worden ingesteld, en wordt in het kader van de bachelor/master invoering, de graad van Master in Control ingevoerd. Hoewel het tijdschema voor de vorming van dit centrum wat onduidelijk is in verband met financieringsproblemen, hopen we, dat in een periode van een tot twee jaar dit Delft Center for Systems en Control daadwerkelijk aanwezig is en ook in materiële zin de samenbundeling van de activiteiten in de regeltechniek binnen de faculteiten OCP (Werktuigbouwkunde) en TNW (Technische Natuurkunde) gerealiseerd is. Het is uitdrukkelijk de bedoeling, dat in dit kenniscentrum iedereen van de afzonderlijke groepen zich thuis zal voelen. Het verzoek van de hoogleraren Michel Verhaegen en Paul van den Hof aan het bestuur van GRID om de organisatie van GRID nader te bezien in deze nieuwe constellatie zal in de komende maanden tot nieuwe initiatieven leiden. In de discussie naar aanleiding van de uiteenzetting door Michel, werd wel de vraag gesteld wat het voordeel van de verhuizing eigenlijk was. Een antwoord is hierop moeilijk nu te geven. Zodra het mogelijk is zal het bestuur van GRID de gelegenheid te baat nemen om een Open Dag in de nieuwe lokaliteit te organiseren. De voorzitter zag kans op meesterlijke wijze deze jaarvergadering binnen het tijdsbestek van drie kwartier af te ronden, met het uitspreken van bijzondere dank voor de gastvrijheid verleend door TNO. Om precies twee uur startte het excursieprogramma met de introductie door ir. Gerrit Tanis, directeur van het Instituut voor Wegtransportmiddelen. Hij benadrukte de positie van TNO als partner in de onderzoeksmarkt. Gezien het grote belang van alles wat met het aspect ‘auto’ nu in het middelpunt van de belangstelling staat, sprak hij zijn spijt uit over de beslissing van de TUD de activiteiten op het gebied van de voertuigtechniek te beëindigen. Dit heeft trouwens al vergaande consequenties voor mogelijke partnerships van dit TNO-instituut. Destemeer stelde hij het op prijs, dat de contacten op het gebied van de regeltechniek goed zijn. Nadere samenwerking was al eerder besproken en blijft ook in de toekomst open voor voorstellen.
6
Na deze duidelijke, open presentatie, werd de groep van circa 40 deelnemers opgesplitst in een drietal subgroepen, die elk met een begeleider meegingen. De drie onderzoeksthema’s waren: - Advanced Chassis and Transport Systems, met als speciaal topic: intelligent vehicles - Pre-Crash Sensing - Power trains, Hybrid Test rig, Transient Proefstand (demo: toolbox Advance) Op bijgaande fotootjes is enigszins een indruk gegeven van de sfeer rond de buitengewoon boeiende uiteenzettingen en de demo’s.
Hybride voertuigen
Embedded controller
Vehicle high performance base
Na afloop heeft GRID aan alle aanwezigen en TNO-begeleiders een borrel aangeboden. Ook bij deze gelegenheid werden weer oude vriendschapsbanden herkend en hersteld. Onze voorzitter Co sprak zijn dank uit voor de voortreffelijke excursie; ongetwijfeld zijn er veel kiemen voor nader gezamenlijk onderzoek gelegd! Middels wijn en boekenbonnen toonde hij zijn dank in materiële vorm.
7
Een bijzo nder geslaagde GRID -happening!
8
Het MSc programma Systems & Control door Ton van den Boom en Robert Babuška Zoals Annemarie Rima, hoofd van het MSc bureau TU Delft, in haar verhaal in de Feedback van november 2002 al aangaf, is op 1 september 2002 de BaMa structuur ingevoerd op de TU Delft. Dat wil zeggen, dat de 5-jarige ingenieursstudie voortaan twee fases bevat, namelijk de driejarige Bachelors fase, eventueel gevolgd door een tweejarige Masters-fase. Voor de studie elektrotechniek betekent dat voor de eerste drie studiejaren niet zoveel, deze voldoen al aan de eisen die aan een BSc programma gesteld worden. De tweejarige Masters-fase daarentegen wordt de nieuwe structuur verdeeld in vijf thema’s, te weten: Telecommunicatie, Micro-elektronica, Computer Engineering, Media & Kennis technologie en Energietechniek. Studenten dienen te kiezen voor één van deze thema’s en ontvangen bij het afstuderen het MSc diploma Elektrotechnisch ingenieur. Regeltechniek is niet ondergebracht in een van de bovengenoemde thema’s. Toch kunnen studenten Elektrotechniek voorlopig nog steeds Regeltechniek kiezen en hun afstudeerproject doen binnen deze basiseenheid, hetzij volgens de oude structuur, of via een soort bypass (voor meer informatie, zie internetpagina http://lcewww.et.tudelft.nl/Education/index.html). In juli 2002 heeft het College van Bestuur van de TUD de MSc opleiding ‘Systems and Control’ formeel goedgekeurd, en de opleiding landelijk aangemeld. De ingangsdatum van de opleiding is bij CvB besluit gesteld op 1 september 2003. De opleiding wordt georganiseerd door de gezamenlijke regeltechniek-groepen van elektrotechniek, werktuigbouw en technische natuurkunde, verzameld in het Delft Center for Systems and Control (DCSC). Aan het einde van hun studie ontvangen de studenten het diploma Regeltechnisch ingenieur. Het is de bedoeling om de opleiding toegankelijk te maken voor studenten met een TUD BSc diploma ET, Wb, TN, L&R, ST, TW en TI. De MSc opleiding doelt op een systeembenadering in de techniek, gericht op de fundamentele en generieke aspecten van de systeem-, signaal- en regeltechniek, en in de applicaties zal de nadruk liggen op het interdisciplinaire karakter van het vakgebied, met toepassingen in de elektrotechniek, werktuigbouw, toegepaste natuurkunde, chemische techniek en lucht- en ruimtevaart, waaronder: - Zeer nauwkeurige positionering en motion control, mechatronica, microsystemen (MEMS), productieprocessen, robotica, smart structures. - (Petro)chemische, fysische en biotechnologische productiesystemen. - Transportsystemen (automotive, logistieke systemen, luchtvaart). - Fysische imaging systemen (akoestische en optische systemen). - Energieconversie en -distributie. - Biomedische techniek. Door de bundeling van het MSc onderwijs van de deelnemende groepen is een geïntegreerde aanpak van systeem- en regeltechniek mogelijk met aandacht voor
9
fysische (first-principles) modelvorming, experiment ontwerp, signaalanalyse, signaalbewerking, experimentele modelvorming, model-gebaseerd regelaarontwerp, hardware en software systemen. Dit alles voor systemen met hoge complexiteit en met verschillend karakter (lineaire en niet-lineaire dynamica, hybride en embedded systemen, voor kleine-schaal microsystemen en voor grote-schaal industriële processen). Op dit moment is de voorbereidingscommissie bezig het programma van de MSc verder in te vullen en de studiegids voor de opleiding te schrijven. Het voorlopige programma ziet er als volgt uit: 1e jaar: Verplichte system- & regeltechniekcursussen (20 ECTS): - Introduction project SC 3 ECTS - Control theory 5 ECTS - Modelling & System analysis 3 ECTS - Filtering & System identification 4 ECTS - Integration project SC 5 ECTS Keuze system- & regeltechniekcursussen (20 ECTS): - Mathematics in systems and control 5 ECTS - Predictive control systems 3 ECTS - Process control 3 ECTS - Linear matrix inequalities in control 5 ECTS - Practical Control Systems 4 ECTS - Knowledge based control systems 3 ECTS - Digital control 3 ECTS - Optimization in systems and control 3 ECTS - Mechatronical design 3 ECTS - Multivariable control 5 ECTS - System identification II 5 ECTS - Measurement theory and applications 3 ECTS - Hydraulic servo systems 3 ECTS - Instrumentation 3 ECTS - Chemistry and chemical plant 3 ECTS - Special subjects in signals, systems and control 3 ECTS - Modern robotics 3 ECTS - Robust control 5 ECTS - Modeling 2 5 ECTS - Systems and signals C 5 ECTS Vrije deel (20 ECTS): 20 studiepunten kunnen vrij ingevuld worden met niet-systeem& regeltechniek vakken in samenspraak met de afstudeerdocent.
10
2e jaar: - Project work 5 ECTS - Preparation MSc-thesis 15 ECTS - Traineeship (optional) 15 ECTS - MSc-thesis 40 ECTS Als de student een stage (traineeship) doet, wordt het aantal ECTS punten voor de MSc-thesis gereduceerd tot 25 ECTS. Dit voorlopige programma van de MSc opleiding Systems & Control, en later nog meer informatie, is te vinden op website: http://www.MSc-SC.tudelft.nl/
11
VICO- refreshing courses in Systems and Control
door Ger Honderd Zoals al in het woord vooraf gemeld, ben ik sinds ongeveer een jaar betrokken bij het organiseren van ‘refreshing courses’ in de regeltechniek. De bedoeling van deze cursussen is, bedrijfsfunctionarissen te informeren over de basisbegrippen van de regeltechniek en het doen trainen in het werken met simulatiemodellen. De initiator van deze cursussen is Dirk Burggraaf directeur van ‘Vico Engineering’. Naast het organiseren van cursussen houdt ‘Vico Engineering’ zich bezig met adviezen voor de procesindustrie op het gebied van automatisering en instrumentatie, speciaal in procesomgevingen waarbij stof- of gasexplosiegevaar bestaat. Indertijd heb ik Dirk ontmoet in mijn periode als voorzitter van de KivI-afdeling MRBT, waarbij Dirk de voorzitter was van de gelieerde NIRIA -vaksectie in de Meeten Regeltechniek. Uit de toen ontstane prettige samenwerking is een band gegroeid, die nu een uitstekende basis vormt voor onze samenwerking in de poging cursussen voor de industrie ‘in home’ te organiseren. Een aantal bedrijven in de randstad hebben interesse getoond. Als simulatietool hebben we gekozen voor het, in Twente ontwikkeld, 20-Sim programma. Helaas moet ik daarbij melden dat TRIP en PSI, de door Paul van de Bosch ontwikkelde programma’s ( in mijn ogen nog steeds de meest efficiënte en doelgerichte tools) niet meer worden ondersteund, zodat deze simulatiefaciliteit niet kon worden gebruikt. De reden om geen toolbox van Matlab te gebruiken is gelegen in het feit, dat deze cursussen zo direct mogelijk op de praktijk van het regelen zijn gericht en zo weinig mogelijk strikt mathematische begeleiding inhouden.Tot nu toe ontwikkelde modules zijn: - Module 1: Inleiding in de Regeltechniek Deze module, die ook geschikt is voor sales-engineers, geeft de basisconcepten van vooruit en terugregeling met gebruik van blokschema’s en modellen van diverse soorten processen en systemen. Aan de hand van (met 20-Sim) gesimuleerde procesregelingen wordt het belang onderstreept voor de begrippen stabiliteit en gevoeligheid. Op gebruikersniveau worden overdrachtsfuncties geintroduceerd. De basisfuncties van regelaars worden toegelicht, waarbij bv. het gevaar van D-actie in systemen met een relatief grote dode tijd aandacht krijgt (D-actie ook te interpreteren als preventief reageren). - Module 2: Vervolgcursus Regeltechniek In deze module worden de gebruikelijke ontwerptechnieken toegelicht, waarbij zowel het frequentiedomein als het tijddomein wordt gebruikt. Bij de voorbeelden van modelvorming en identificatie worden ook lineariseringmethoden geleerd. Frequent wordt ook in deze module 20-Sim gebruikt ter illustratie van de theorie. - Module 3: Procesregeling Deze module is vooral gericht op de regeling en instrumentatie van chemische processen, waarbij de vijf standaard grootheden in de procesindustrie, met de bijbehorende sensoren en standaard PID -regelaars aandacht krijgen. Diverse regelstructuren als ratio-, cascade- en override control, alsmede
12
computercontrolealgoritmes passeren de revue. Omdat deze cursussen in-house worden gegeven, zal speciaal aandacht worden besteed aan het type processen, dat in het betreffende bedrijf aan de orde is. - Module 4: Advanced Process Control In deze module wordt aandacht gegeven aan nieuwere methoden van regelen, zoals poolplaatsing, model-based predictive control en fuzzy control. Alle cursusmodulen omvatten een tiental avonden, van elk circa drie uur. Regelmatig worden opgaven gegeven en later besproken. Het minimaal aantal deelnemers bedraagt 10 personen, waarbij in principe een richtprijs van 750 euro per cursist per module geldt (inclusief het studiemateriaal). Indien u interesse hebt , aarzel dan niet om even contact met mij op te nemen. Uit gesprekken, die we tot nu gehad hebben met bedrijven, blijkt duidelijk, dat er een markt is voor dit type cursussen. Graag uw reactie! Ger Honderd. E-mail
[email protected]
13
Lanceren van een Achtbaan Trein d.m.v. een Lineaire Synchrone Motor van 2.4 MegaWatt door André Veltman André Veltman is in 1994 gepromoveerd op de toenmalige vakgroep Regeltechniek van Elektrotechniek op het gebied van elektrische aandrijvingen met schakelende vermogensomzetters. Na zijn promotie heeft hij als academieonderzoeker van de KNAW drie jaar als postdoc aan breedbandige stroomregelingen gewerkt. Nadien heeft hij van zijn studie zijn werk kunnen maken door een eigen bedrijf op te richten ‘Piak Electronic Design’ te Culemborg dat gespecialiseerd is in het ontwerp van besturingen van elektrische aandrijvingen. Het volgende artikel vertelt over een project dat hij heeft gedaan voor een voor ons allen tot de verbeelding sprekende toepassing: "Superman the ride", die bij Six Flags in de Flevopolder is te beleven. GTI Electroproject te Zaandam heeft het elektrische deel van de aandrijving inclusief de implementatie van de hier beschreven regelingen gerealiseerd. Samenvatting Het vereist veel kracht om een zware achtbaan trein met 24 passagiers in 2.8 seconden van stilstand naar 90km/uur te versnellen. Een lange lineaire synchrone motor (LSM) met een groot aantal Neodinium-IJzer-Boor magneten levert de totale kracht van 200kN. Het vereist een zeer precieze stroomregeling om de aandrijfkracht tijdens de hoge versnelling goed onder controle te houden. Tijdens de lancering worden steeds delen van de stator bij en afgeschakeld waardoor er een groot aantal stapvormige parameterveranderingen optreedt. Dit artikel presenteert een regeltechniek waarmee een versnellende wisselstroom van 3000A zonder fasefouten tijdens schakelacties en hoge acceleratie gerealiseerd wordt. 1. Systeem beschrijving Bij de meeste achtbanen wordt de trein (langzaam) tot het hoogste punt van de baan gelierd en vervolgens losgelaten, waardoor de zwaartekracht de potentiële energie weer kan omzetten in snelheid. Bij ‘Superman the ride’ in SixFlags, Biddinghuizen is een andere strategie toegepast. Hier wordt de trein op een recht stuk van 60m lang middels een zware lineaire aandrijving in korte tijd naar een snelheid van 25m/s (90km/uur) Figuur 1 De 2.4MW vermogensomzetter (Siemens), versneld. De initiële tijdens installatie. acceleratie bedraagt 14
15m/s2 (1.5g) en het versnellen duurt slechts 2.8 seconden. Als de gewenste snelheid is bereikt wordt de aandrijving gestaakt en rijdt de trein passief verder: een looping met een hoogte van 25m is het eerste deel van de baan, daarna volgt een groot aantal ‘kurkentrekkers’ en andere standaard achtbaan krullen. Na 90 seconden is de hele rit ten einde. De baan bij SixFlags heeft twee treinen, vergelijkbare banen in Orlando en Parijs hebben 5 treinen. De trein met de passagiers wordt door de zogenaamde ‘pushercar’, waarop de magneten zijn gemonteerd, aangedreven. Na de lancering wordt de pushercar in een wervelstroomrem binnen 1 seconde tot stilstand gebracht, waarna de pushercar terugkeert naar het startpunt om de volgende trein te kunnen versnellen. De lange stator wordt gevoed door een frequentieomvormer van 2.4MW met een gelijkspanningstussenkring van Figuur 2 Testbaan, statoren geleide rail 1000V. De frequentieomvormer (zie figuur 1) wordt met een 12-pulsige en thyristoren in kasten links. gelijkrichter via een grote transformator direct uit het 10kV net gevoed. De ontwikkelde stroomregelaar stuurt rechtstreeks de gate signalen van de IGBT’s (de vermogenschakelaars). De standaard besturing van Siemens met puls breedte modulatoren en motormodellen wordt niet gebruikt omdat hiermee niet het benodigde gedrag kon worden bereikt.
Figuur 3 Vereenvoudigd equivalent circuit van LSM met geschakelde stator. Om zo weinig mogelijk kostbare spanning te verliezen is de stator verdeeld in secties van 3m lang. Alle secties staan elektrisch gezien in serie. Ieder van deze baansecties kan middels zware thyristoren worden kortgesloten. Door steeds maximaal 3 secties die (deels) door de pushercar, van 6m lengte, bedekt worden 15
open te laten en de rest van de secties kort te sluiten blijven de weerstand en de inductiviteit, en daardoor het spanningsverlies, tot een minimum beperkt. Een sectie wordt geopend nét voordat de pushercar een sectie binnenkomt en kortgesloten, zodra de pushercar dit deel van de baan voorbij is. De secties in het begin van de baan hebben meer windingen dan die op het eind omdat er getracht is om met nagenoeg constant vermogen te lanceren (dit is het meest economisch). Dit betekent dat de kracht afneemt bij toenemende snelheid. Het schakelen van deze verschillende statorsecties veroorzaakt grote stapvormige verandering in inductiviteit en weerstand, hetgeen het regelen van stroom bemoeilijkt. Het vereenvoudigde equivalente elektrische circuit van één van de drie fasen is gegeven in Figuur 3. Hierin is Us de spanning uit de frequentieomvormer, Lf de vaste inductiviteit, Rs en L(thy) de schakelstand afhankelijke effectieve weerstand en inductiviteit. De gekoppelde flux is slechts een functie van het aantal bedekte windingen (hoog in het begin, laag aan het eind van de baan). De opgewekte spanning e(x,v) is de tijdsafgeleide van de flux en is een grillige functie van positie x maar evenredig met snelheid v.
Figuur 4 Magneten aan beide zijden van de (witte) statoren Zijwaartse geleidewielen duidelijk zichtbaar.
Meedraaiende hysterese regelaar De eisen voor onze stroomregelaar zijn zeer hoog te noemen, maar het belangrijkste is het produceren van een gelijkmatige aandrijfkracht tijdens hoge versnellingen. Dit impliceert, dat de fase tussen flux en stroom én de stroomamplitude optimaal moeten blijven, zelfs tijdens de veelvuldige abrupte veranderingen in de motorparameters. Vanwege componenteisen mag er maximaal met 1kHz worden geschakeld bij 3kA stroom terwijl toch een laag geluidsniveau én hoge dynamica wordt gevraagd. Het in stand houden van stroom zélfs wanneer de Figuur 5 Accelererende pushercar zonder trein. spanning maximaal is, is een ander niet-lineair
16
inductance [mH]?
1 0.5 0
1.01
1.02
1.03
1.04
1.05
1.06
1.07
1.08
1.01
1.02
1.03
1.04
1.05
1.06
1.07
1.08
1.01
1.02
1.03
1.04 1.05 time [s] ?
1.06
1.07
1.08
u? [V] ?
500 0
-500
i? ,i? [A] ?
4000 2000 0 -2000 -4000
Figuur 6 Gemeten data: stapsgewijze verandering van inductiviteit: de schakelfrequentie neemt toe, de stroomvorm blijft ongemoeid. hoogstandje. Conventionele regelaars, zoals die in de frequentieomvormer standaard aanwezig zijn, berekenen op grond van gemeten stroom en een motormodel de te maken gemiddelde uitgangsspanning welke d.m.v pulsbreedtemodulatie (PWM) wordt gerealiseerd. Deze methode kan echter niet uit de voeten met snelle en onverwachte veranderingen in het motormodel, zodat een alternatief moest worden ontwikkeld. Als basis hiervoor is de zogenoemde ‘Vis-methode’ uit het promotiewerk van Veltman (1994) gebruikt welke werkt in een meedraaiend assenstelsel. Het principe is gegeven in Figuur 9. Belangrijk om te weten is de manier waarop een driefasen frequentieomvormer kan worden bekeken: feitelijk heeft elk van de drie uitgangen slechts twee standen + of -. Je hebt op deze manier slechts 23=8 verschillende schakelstanden welke als vectoren kunnen worden aangemerkt (zie figuur 7) waarvan 000 en 111 als zogenaamde nulvectoren worden aangemerkt (=kortsluiting van de motor). De regeling bestaat uit twee soorten hysterese acties: één werkt op de hoek van de stroomvector, de ander op de amplitude van de stroomvector. De regeling doet eigenlijk het volgende: is de stroomvector te lang dan wordt spanning nul gemaakt, is de vector te kort dan wordt de voorgaande maximale spanning weer geactiveerd. Wat de hoek betreft is het ook niet al te moeilijk: loopt de vector te ver achter dan schakel je vooruit, loopt de vector te ver vóór dan schakel je achteruit. Wanneer de stroom voldoende dicht bij de gewenste stroom zit, doe je niets en blijft de omzetter de zelfde vector maken totdat weer één van de grenzen wordt overschreden. Deze hysterese methode blijkt zéér robuust voor parameter variaties zonder dat kennis van de machine is vereist. Het resultaat is te zien in Figuur 6, waarbij de stroom nagenoeg perfect doorloopt terwijl de spanningsmodulatie instantaan verandert als reactie op de grote stap in inductiviteit.
17
3000 2000
i? [A] ?
1000 0
-1000 -2000 -3000 -4000 -3000 -2000 -1000
0 i ? [A] ?
1000
2000
3000
Figuur 7 Gemeten data: stroomvector stroomopbouw, sensorloze positiebepaling.
4000
tijdens
4000 3000
i? i?
2000
i [A] ?
1000 0 -1000 -2000 -3000 -4000 0
0.1
0.2
0.3
0.4 0.5 time [s] ?
0.6
0.7
0.8
0.9
Figuur 8 Gemeten data: Start van lancering: geleidelijke opbouw naar 2200A rms, sensorloze positie.
18
Figuur 9. Asynchroon stroom regel algoritme. (a) Het schakelgebied is gericht op de gemiddelde stator flux. (b) Schakelregels, uitgaande van een gewenste klemflux. (c) Definities van spanningsvectoren en voor(leading)/achterlopen(lagging). (d) Vector representatie van stromen en spanningen met lasthoek ? . (e) Verdraaiing van schakelgebied over lasthoek. Omgaan met spanningstekort Een probleem bij vrijwel elke praktische aandrijving is dat je nooit teveel of eigenlijk altijd te weinig spanning hebt om alles te doen wat nodig is. In deze toepassing is het nodig om de aandrijfkracht (evenredig met stroom iq en de gekoppelde flux ? m(x) maximaal te kunnen houden. In een LSM is de frequentie ? evenredig met de mechanische snelheid. Figuur 10 laat zien welke spanningscomponenten de totale spanningsvector opbouwen. Een probleem ontstaat wanneer er onvoldoende spanning is om de gewenste stroom nog te kunnen maken (een dip in de netspanning, te hoge snelheid Figuur 10 Verdraaien van en/of te grote stroom). In dat geval zal de stroom stroomvector om instorten en zal de versnelling onvoldoende benodigde spanning blijken. Een dynamische fase aanpassing blijkt te verlagen.
19
hier uitkomst te bieden. Wanneer we de stroom in de optimale, dwz meeste kracht per ampère, richting (grijs in Figuur 10) regelen is te zien dat de benodigde amplitude van de spanning groter is dan wanneer we de stroom iets in de tweede kwadrant plaatsen. Hiermee wordt bereikt dat de stroomamplitude op peil kan blijven en dat bij een aanzienlijke reductie van benodigde spanning slechts een kleine afname van de kracht per ampère resulteert. Dus de eindsnelheid wordt gerealiseerd ook als de netspanning nèt iets lager is…… En zo werkt de achtbaan… Tijdens een lancering kunnen verschillende stadia worden onderscheiden. Een volledige cyclus is in Figuur 11 en Figuur 12 gegeven. Realiseer dat de positie op 6m begint (de lengte van de pushercar) Om de mogelijkheid op ‘whip-lash’ te voorkomen wordt de kracht gedurende 0.2s geleidelijk opgebouwd waarin de trein ongeveer 0.2m aflegt. Title: test.eps Creator: MATLAB, The Mathworks, Inc. Preview: This EPS picture was not saved with a preview included in it. Comment: This EPS picture will print to a PostScript printer, but not to other types of printers.
Figuur 11 Stroom en snelheid gedurende 1 lanceer cyclus.
versus
positie
Binnen een afgelegde weg van 4m is de snelheid reeds tot 10m/s opgelopen! De overige 45m zijn nodig om van 10m/s door te versnellen tot 25m/s, zo zie je maar dat baanlengte een en sne lheid bepaald niet evenredig zijn. Nadat de eindsnelheid is bereikt duikt de pushercar in de wervelstoomremmen tussen 60m en 75m waarmee binnen 1 s tot stilstand wordt gekomen. De terugtocht door de wervelstoomremmen geschied op een lage snelheid waarna to t –12m/s wordt versneld om de pushercar op tijd terug te hebben. Met pneumatische remmen wordt de pushercar bij de startpositie tot stilstand gebracht. Technisch hebben we laten zien dat met bijplaatsen van zogenaamde rem-choppers elektrisch remmen mogelijk is. Echter als back-up moet altijd een veilige stop aanwezig zijn zodat vooralsnog de oude vertrouwde pneumatische remmen in gebruikt blijven. Eveneens hebben we laten zien dat we zonder positie sensoren de
20
Title: iq_speed.eps Creator: MATLAB, The Mathworks, Inc. Preview: This EPS picture was not saved with a preview included in it. Comment: This EPS picture will print to a PostScript printer, but not to other types of printers.
Figuur 12
Stroom en spanning versus tijd.
LSM vanaf stilstand zeer stabiel kunnen lanceren met gepatenteerde sensorloze methode die inmiddels is gepatenteerd. Zodat geconcludeerd kan worden dat de robuuste stroomregel methode zeer adequaat is voor een LSM met geschakelde stator. Het werkt zo goed dat passagiers zich tijdens een spectaculaire gladde lancering behalve de in de ogen springende tranen van de hoge snelheid, niets voelen van de 200.000 regelakties die hebben plaatsgevonden.
Figuur 13 people….’
Eindresultaat:
‘power
to
the
Verder te lezen: 2. A.Veltman, ‘The Fish Method : Interaction between AC-Machines and Switching Power Converters’, proefschrift, TU Delft, 1994, ISBN 90-9006763-9 3. A.Veltman, ‘A method and a device for sensorless estimating the relative angular position of the rotor of a three-phase synchronous motor’, Patent aanvraag, EP1162106, 2001-12-12.
21
Fuzzy Control of Multi-Input Multi-Output Processes door Stanimir Mollov Abstract - Dit artikel verschijnt naar aanleiding van mijn promotie, 3 december jongstleden. Het proefschrift1 behandelt het gebruik van vage logica modellen voor de ontwikkeling van regelaars voor complexe processen met meerdere ingangen en uitgangen. Dergelijke modellen hebben al uitgebreid toepassing gevonden in de industriële wereld. Echter, een systematische benadering is nog niet beschikbaar. 1. Introductie De continue verbetering van de kwaliteit en prestatie van industriële processen staat voorop bij zowel de academische als de industriële wereld. De ontwikkeling van nieuwe regelmethoden en het gebruik hiervan voor het ontwerpen van steeds meer geperfectioneerde regelsystemen is essentieel voor het regelen van steeds ingewikkelder processen. De klassieke lineaire regeltheorie is gebaseerd op sterk vereenvoudigde veronderstellingen over de eigenschappen en het gedrag van het te regelen proces (figuur 1). In de praktijk gaan deze veronderstellingen echter niet op voor complexe, multivariabele, slecht begrepen of gedeeltelijk onbekende systemen. Daarom is men op zoek naar methodes, die zulke systemen aankunnen.
Figuur 1. Terugkoppeling principe: aanpassing van de systeem dynamica om een gewenst gedrag te krijgen binnen het toepassingsgebied.
Steeds vaker worden intelligente regelsystemen gebruikt voor toepassingen waar het te regelen proces multivariabel, niet-lineair, en/of variabel in de tijd is en waarvoor wiskundige modellen moeilijk te verkrijgen of te gebruiken zijn. De auto industrie en de chemische industrie zijn typische voorbeelden van zulke toepassingen. Multivariabele processen geven aanleiding tot moeilijke regelproblemen vanwege hun complexe gedrag en hun wisselwerking met fenomenen als richtingsafhankelijkheid en slechte geconditioneerdheid. Daarnaast zijn de beoogde economische doelen meestal in strijd met elkaar. Afhankelijk van het specifieke proces en de doelen is sprake van een gecentraliseerd regelsysteem, dat is gebaseerd op een MIMO systeem, of van een gedecentraliseerd regelsysteem, dat een aantal SISO systemen gebruikt. Multivariabele regelaars presteren over het algemeen beter dan separaat ontwikkelde regelaars, maar deze 1
S. Mollov (2002). Fuzzy Control of Multiple-Input Multiple-Output Processes. Technische Universiteit Delft, Nederland. ISBN 90-9016413-8.
22
verbetering in prestatie moet worden afgewogen tegen de kosten van het bepalen en onderhouden van een model dat voldoende gedetailleerd is. Sinds haar introductie in 1965 is de fuzzy set theorie toegepast in de theorie van regelsystemen, zowel in de academische wereld als in de industrie. De belangstelling voor fuzzy regelalgoritmen komt door het feit, dat de conventionele regelmethodes vaak niet gebruikt kunnen worden voor een systeem, omdat er geen precieze, formele kennis over het systeem is, het systeem sterk niet-lineair gedrag vertoont, er een hoge mate van onzekerheid is, of het systeem in de tijd variërende eigenschappen heeft. 2. Bijdragen in het gebied van fuzzy MIMO regelontwerp In dit proefschrift kijken we vooral naar het ontwikkelen van methodes voor het analyseren en ontwerpen van regelstructuren die zijn gebaseerd op Takagi-Sugeno fuzzy modellen (figuur 2). Er wordt uitgegaan van state-space en inputoutput vormen van het TS model en de berekeningsmethode van het Takagi-Sugeno model wordt besproken. Voor de volledigheid geven we ook een kort overzicht van de belangrijkste onderzoeken naar state feedback en output feedback regelaars, waarbij gebruikt wordt gemaakt van TS modellen. Ook laten we een paar tekortkomingen zien van de aanpak met TS modellen, zoals het omgaan met de “offset term”, of met geschatte variabelen in de antecedenten, waaraan de regels, die het systeem beschrijven moeten voldoen. Zoals we later laten zien, kunnen de methodes, die we hier voorstellen sommige van deze tekortkomingen oplossen. If EngineSpeed is Low and Manifold Pressure is Very Low Then Pm (k+1) = -0.017 N (k) + 4.6 ? MTC(k) + 0.92 Pm (k) + 25.9 Figuur 2. Voorbeeld van een Takagi-Sugeno fuzzy model voor een Gasoline Direct Injection auto motor.
a. Analyse van inputoutput interacties en ontkoppelaar ontwerp In de onderzoeksmethode, die we in dit artikel ontwikkelen, gebruiken we informatie, die plaatselijk op een bepaald punt van het TS model is afgeleid om off-line of online effectieve regelstructuren te ontwerpen in plaats van dat we het TS model als een globaal niet-lineair model gebruiken. Deze aanpak maakt het mogelijk om de niet-lineariteit, die specifiek is voor een bepaald gebied te benaderen met lineaire dynamica, die alleen voor dit gebied geldt. Door de benaderde lineaire dynamica te analyseren kunnen we karakteristieken van het originele niet-lineaire procesmodel afleiden. De “Relative Gain Array” (RGA) benadering voor het analyseren van inputoutput interacties is uitgebreid om TS modellen aan te kunnen, om zo een aantal rijen te verkrijgen, die voldoende goed kunnen aangeve n welke interacties in het model plaatsvinden. Extra inzicht in de interacties kan worden verkregen door de “output sensitivity” te analyseren. Terwijl de uitgebreide fuzzy RGA analyse alleen de statische interacties kan aangeven, kan de output sensitivity analyse ook worden gebruikt om inzicht te krijgen in de dynamische interacties. Op grond van de verkregen kennis en de ontwerpspecificaties kunnen we beslissen of er al dan niet een ontkoppelaar nodig is.
23
Dezelfde plaatselijk lineaire aanpak kan worden gebruikt voor het ontwerp van een ontkoppelaar. We ontwerpen de ontkoppelaar opnieuw on-line, tijdens iedere bemonsteringsperiode, rekening houdend met de fuzzy regels, die op dat moment van kracht zijn. Als het fuzzy model affien is met tenminste evenveel input als output dan volgt er een analytische ontkoppelingswet. Voor niet-affiene fuzzy modellen verkrijgen we de inversie door de inputoutput matrix van overdrachtsfuncties te inverteren. De ontkoppeling gebaseerd op de plaatselijke interpretatie van TS modellen kan efficiënt worden berekend. Dit maakt het mogelijk ze te gebruiken in situaties waar, door de korte tijd tussen de bemonsteringen, rekentijd -intensievere regelmethoden niet goed kunnen worden toegepast. Een andere benadering is het TS model in zijn geheel inverteren door middel van een niet-lineaire optimalisatietechniek. Deze methode wordt numerieke ontkoppeling genoemd. Alhoewel deze methode het meest algemeen wordt gebruikt, is hij ook rekenintensief, waardoor hij minder geschikt is voor snelle processen.
b. Model Predictive Control Een belangrijk deel van het proefschrift wordt gewijd aan het formuleren van ”Model Predictive Control” (MPC) algoritmen, die efficiënt on-line kunnen worden berekend op basis van TS modellen. We analyseren de structuur van het resulterende optimalisatieprobleem en op basis hiervan formuleren we een benadering, die ongeveer net zo complex is als die van lineaire MPC algoritmen, maar tegelijkertijd veel beter presteert. We gebruiken het niet-lineaire TS model om voorspelde input en output trajectorieën te verkrijgen. Door het TS model langs deze trajectorieën te lineariseren, leiden we een set lineaire modellen af, die het gedrag van het proces binnen de voorspellingshorizon kunnen benaderen. De nauwkeurigheid van de voorspelling kan verder worden verbeterd door bovenstaande procedure te itereren om mogelijke linearisatiefouten te corrigeren. De convergentie van het iteratie schema wordt gegarandeerd door een line -search mechanisme, dat reductie bewerkstelligt in zowel de kostenfunctie als in de restricties. De methodes voor MPC, die in dit proefschrift worden gepresenteerd zijn speciaal geschikt voor toepassingen met niet-lineaire multivariabele processen. Ze kunnen worden gebruikt wanneer er weinig tijd zit tussen de bemonsteringstijd stippen. Voor zulke processen geeft voorspellend regelen gebaseerd op lineaire modellen slechte resultaten, terwijl nietlineair voorspellend regelen teveel tijd kost. c. Stabiliteitsbenadering. De haalbaarheid van het optimalisatieprobleem aan de ene kant en het gebruik van het “Internal Model Control” (IMC) schema aan de andere kant garanderen de stabiliteit van het gesloten-lus systeem in een ideaal geval, dat wil zeggen, wanneer het procesmodel een accurate benadering is van het te regelen proces. Er zal echter altijd een zekere discrepantie zijn tussen model en systeem door ongemodelleerde dynamica, in de tijden veranderende verouderingsverschijnselen, etc. Het verschil tussen model en systeem kan niet alleen resulteren in een slechtere regelprestatie; het kan zelfs zorgen voor destabilisatie van het gesloten-lus systeem. Een redelijke aanpak is om de afwijking van het proces van het beschikbare model als een onzekere factor in het model te beschouwen, zodat het gedrag van het proces altijd
24
valt binnen de set gedragingen die het model beschrijft samen met de daarmee geassocieerde onzekerheid. Dan wordt de robuuste stabiliteit van het gesloten-lus systeem verzekerd door middel van extra restricties op het regelsignaal die stabiliteit garanderen voor welk verschil tussen model en systeem dan ook binnen zekere gegeven grenzen. Om deze grenzen af te leiden, beschouwen we het TS model als een lineair in de tijd variërend model in plaats van als een niet-lineair model. We hebben aangetoond, dat de stabiliteitsrestricties de prestatie van het systeem robuuster maken wanneer er een verschil is tussen model en systeem zonder dat de nominale prestatie wordt beïnvloed. De stabiliteitsrestricties en niet zozeer het wegen van factoren in de kostenfunctie, zorgen dat problemen met het regelsignaal worden opgelost. De toepassing van de stabiliteitsrestricties is echter rekenintensief. 3. Conclusies. We kunnen concluderen, dat met de methodes, die in dit proefschrift worden voorgesteld, regelstructuren voor complexe MIMO processen op een nieuwe manier kunnen worden geanalyseerd en ontworpen. Dit is aangetoond met verschillende simulaties en real-time laboratorium experimenten. De toepassing van een fuzzy MPC op een simulatiemodel van een GDI motor illustreert het gebruik van een datagestuurd TS model in een regelstructuur bestaand uit een multivariabele MPC optimizer en complexe schakellogica. Een real-time toepassing van de fuzzy MPC methodes is beschreven uitgaande van een cascaded-tanks systeem op laboratoriumschaal. Deze opstelling is ook gebruikt om de robuuste stabiliteitsrestricties in real-time te testen. Het effect, dat de stabiliteitsrestricties op het regelgedrag hebben is aangetoond. De technieken voor het analyseren van inputoutput interacties en inputoutput ontkoppeling zijn geïllustreerd met een simulatiemodel van een binaire distillatiekolom en daarna met een opstelling van cascaded tanks in het laboratorium. Tenslotte vatten we de belangrijkste bijdragen voor het gebied van fuzzy MIMO regelontwerp samen: nieuwe methoden zijn gepresenteerd voor het analyseren van inputoutput koppeling en interacties, en voor het ontwerp van de ontkoppelaar. Een effectieve formulering van het optimalisatieprobleem in voorspellend regelen met gebruik van fuzzy modellen is gegeven. Restricties voor het regelsignaal in MPC zijn geïntroduceerd, die gesloten-lus robuuste symbiotische stabiliteit garanderen voor openlus BIBO stabiele processen met een extra onzekerheidsfactor, die het model begrenst: de l1-norm. 4. Huidige werk bij FCS Control Systems. Vanaf 1 maart jongstleden werk ik voor FCS Control Systems B.V. (http://www.fcscs.com/), een hightech bedrijf, dat sinds jaren mechatronische- en hydraulische mechanische ‘turn-key’ producten voor o.a. de luchtvaart-, ruimtevaart- en automobielindustrie ontwerpt, fabriceert en levert. De afzet van FCS Control Systems wordt bijna volledig geëxporteerd naar Noord Amerika, Europa en enkele Aziatische landen. De onderneming maakte tot 1986 deel uit van Fokker Aircraft en is inmiddels geheel verzelfstandigd. Klanten van FCS Control Systems zijn o.a. Airbus Industries, BAE Systems, Boeing, Daimler Chrysler Aerospace, GKN Westland Helicopters, Lockheed Matrin.
25
VerstelRegel Aktiviteiten: Zoals iedereen gewend is van ons heeft VerstelRegel de laatste tijd weer een aantal leuke activiteiten georganiseerd. Voor allen, die ten hunner eeuwige schaamte niet aanwezig waren volgt hier een verslag in kleur en geur van deze geweldige sociale samenkomsten. Er zijn regelmatig lunches georganiseerd. Nieuw was het feit, dat deze lunches ditmaal niet op gang van de vakgroep plaatsvonden, maar in de vergaderzaal op de zevende verdieping. Het bestuur van VerstelRegel spaarde kosten nog moeite om samen met een aantal min of meer vrijwillig meewerkende studenten de vergaderzaal om te toveren in het walhalla der lunchrooms. Dit was natuurlijk geen gemakkelijke taak, gezien de zeer functionele leegte, die heerst op de zevende verdieping. Ook werden dit maal alle broodjes voor de deelnemende eters vooraf door een team van ervaren snijders, smeerders en stapelaars netjes klaargemaakt en gerangschikt voor het lopende buffet. Er was een gevarieerd aanbod aan verschillende belegsoorten en broodjes. Van kaas tot jam, van witbrood tot kaïserbroodje .
Bij binnenkomst moest aan de financiële plicht worden voldaan. Daarna kon iedereen aanvallen aan de lekkernijen op de tafel. Iedereen was aanwezig van professor tot student. Opvallend was hierbij dat studenten in tegenstelling tot wat hun reputatie doet vermoeden een stuk beter zijn in inschrijven dan leden van de staf. Maar de torenhoge wijsheid van ons aller bestuur had al voorzien, dat er wat meer monden te voeden zouden zijn als de lijst deed vermoeden. Zodoende was een ieder toch tevreden en was er genoeg te eten voor iedereen. Alles bij elkaar was de lunch zeer geslaagd.
26
Een nieuwe activiteit, die VerstelRegel op zich nam, was het organiseren van een gezellige borrel voor aankomende afstudeerders, die een kijkje kwamen nemen op de vakgroep. Zoals elk jaar konden derde jaars studenten komen kijken hoe het eraan toegaat op onze groep. Maar studenten zouden geen studenten zijn als ze na het bekijken van alle prachtige opstellingen geen trek zouden hebben gekregen in een biertje. Hoewel wel moest worden geconstateerd, dat deze groep derde jaars keurig aan de frisdrank bleef. Er bleef dus een flinke hoeveelheid bier over. Hetgeen op zich natuurlijk geen probleem is..... Van de derde jaars vernomen wij dat CSE de enige groep was, die een dergelijke sociale gelegenheid had georganiseerd. Het bestuur is van mening, dat de echte vragen pas gesteld en de echt contacten pas gelegd worden onder het genot van een drankje en een hapje. Wellicht hebben we met deze leuke borrel wat studenten over de streep getrokken. VerstelRegel organiseert dit jaar ook nog een uitje. Vorig jaar was dit een sportdag met aansluitend een etentje. Een zeer succesvol concept. Graag wil het bestuur ook dit jaar weer een sportieve dag organiseren. Wellicht kunnen we dat combineren met een excursie naar bijvoorbeeld een bedrijf. We willen daarbij echter rekening houden met het drukke schema waar we allemaal mee te kampen hebben. Het verzoek is dan ook of iedereen de enquête wil invullen, die binnenkort via e-mail wordt verstuurd. We kunnen dan rekening houden met de wensen. We hopen, dat jullie allemaal net zoveel hebben genoten van de activiteiten als wij. We hopen iedereen nog vaak terug te zien. Met vriendelijke groet, Het VerstelRegel Bestuur.
27
Nieuwe uitdagingen, nieuwe ontdekkingen door Henk Verbruggen Het is nu al meer dan 3,5 jaar geleden dat ik ‘officieel’ afscheid nam van de TU Delft en de vakgroep Regeltechniek inmiddels omgedoopt tot Control Systems Engineering. Sindsdien is er veel gebeurd. Ondanks tegenwerkingen en vertragingen bij de benoeming van mijn opvolger, is de vakgroep deze periode op een bewonderenswaardige wijze doorgekomen en heeft ze overduidelijk haar sterkte bewezen tegenover hen, die aanvankelijk anders dachten. Met de benoeming van Michel Verhaegen als mijn opvolger, de herbenoeming van Hans Hellendoorn en de recente benoeming van Robert Babuška tot Anthonie van Leeuwenhoek hoogleraar is de vakgroep in een sterke positie gebleven. Mede door de inspanning en prestaties van de gehele wetenschappelijke en technische staf. En dat terwijl het aantal studenten in de Technische Wetenschappen sterk is teruggelopen. De vakgroep staat positief ten opzichte van nieuwe uitdagingen, zoals onlangs bleek uit de inleiding door Michel Verhaegen in het voorgaande Feedback nummer. Men is bereid een verouderde, verstarde en door politieke verwikkelingen verzakte structuur te verlaten voor iets nieuws. Iets wat voorlopig nog onbestemd is, maar wat een grote potentie kan hebben in een vernieuwd bestel. Het is alleen de vraag of door het College van Bestuur consequent nieuwe wegen worden ingegaan. Ik wens de groep veel succes met deze overgang naar het Delft Center for Systems and Control. Ik wil u hierbij in het kort vertellen hoe het mij vergaan is in de afgelopen periode. Misschien vindt u hierin ook enige tips terug, die van toepassing kunnen zijn als u vroeg of later in een soortgelijke situatie komt: de overgang van een druk werkzaam leven in dienst van een bedrijf of instelling naar een eveneens druk leven gebaseerd op andere doelstellingen en interesses. Uiteraard waren de strubbelingen rond de positie, die ik achter liet en de problemen rond de benoeming van mijn opvolger een grote teleurstelling voor mij. Ik wil het daar nu niet over hebben. Waar ik het wel over wil hebben is de overgang van een situatie waarbij ik 36 jaar werkzaam ben geweest binnen de TU Delft en de vakgroep Regeltechniek naar een andere invulling van mijn tijdsbesteding. Er zijn diverse mogelijkheden om een dergelijke overgang geleidelijk te laten verlopen, zowel vanuit je eigen standpunt, als dat van degenen met wie je hebt samengewerkt. Een mogelijkheid is door te gaan met het werk, dat je tot nu toe deed. Dit wordt nogal eens als een reële optie beschouwd als je werkzaam bent geweest in een instelling voor wetenschappelijk onderzoek en onderwijs. Mijns inziens is dit in het algemeen niet verstandig, daar je de nieuwste ontwikkelingen op het vakgebied niet kunt bijhouden. Bovendien bepalen zij die achterblijven en niet meer de persoon die weggaat waar de accenten in het toekomstige onderzoek komen te liggen. De praktijk heeft ook geleerd, dat je na een beperkt aantal jaren weer moet beginnen aan nieuwe wetenschappelijke uitdagingen. Mijns inziens is deze overschakeling niet haalbaar voor iemand, die het actieve wetenschappelijke circuit heeft verlaten. Ook al kan je zelf aan het voortzetten van je werkzaamheden tijdelijk veel genoegen hebben, toch zal zich openbaren, dat je nationaal en
28
internationaal buiten het actuele netwerk terecht komt en daardoor langzamerhand voor de groep minder kunt bereiken. Het is een goede tijdelijke oplossing, die vooral ook de goedkeuring van degenen die achterblijven moet hebben. Hij zal op den duur niet meer voldoen, zowel niet voor jezelf als voor degenen met wie je samenwerkt. Deze oplossing dient dus duidelijk te worden voorzien van een afbouwperiode en een eindtijd. Los daarvan bestaat natuurlijk ook de mogelijkheid een adviserende functie of taak te ambiëren al dan niet bij de eigen groep. De advisering zal dan voornamelijk het karakter hebben hoe bepaalde instanties benaderd moeten worden en hoe trajecten doorlopen moeten worden voor een succesvol opereren van de groep zowel intern als extern, b.v. ten aanzien van de faculteit, de instelling, de industrie, wetenschapsfondsen, Europese projecte n, etc. Uiteraard is hierbij ook sprake van tijdelijke maar gevarieerde bezigheden. Tenslotte bestaat de mogelijkheid om volledig een punt te zetten achter de carrière en iets heel anders te gaan doen. Ik heb deze mogelijkheden ruimschoots voor mijn afscheid de revue laten passeren. Ik ben tot de conclusie gekomen dat een bumpless transfer van de ene situatie naar de andere situatie, een soepele overgang waarbij je activiteiten, die je daarvoor deed afbouwt en nieuwe activiteiten gaat ondernemen, de beste oplossing bood. Een groot voordeel is dat je bovendien gebruik kunt maken van de voorkennis over het tijdstip waarop je officieel je activiteiten stopt, zodat je een ideale situatie kunt creëren van een voorspellende regeling, waarbij je al voortijdig bepaalde maatregelen kan nemen die de overgang soepel voorbereiden. Wat waren in mijn geval de oude activiteiten, die ik langzaam wilde afbouwen? Op de vakgroep was ik als promotor nog verantwoordelijk voor de begeleiding van 10 promovendi op het moment dat ik officieel afscheid nam. Aangezien de opvolging van mijn positie nog lang op zich liet wachten, vereiste dit de eerste jaren nog veel werk. Overigens werd ik daarbij op een voortreffelijke wijze bijgestaan door Robert Babuška en Ton van den Boom. Ook kon ik het promotorschap van een van de studenten overdragen aan Hans Hellendoorn en nam Robert Babuška na zijn benoeming een aantal werkzaamheden als (mede)promotor van mij over. Inmiddels zijn bijna alle promovendi gepromoveerd en zijn afspraken gemaakt voor de begeleiding van de laatste promovendi. Verder heb ik me teruggetrokken uit het onderzoek en heb ik mijn positie als editor van een tweetal tijdschriften opgegeven. Op het internationale vlak werd ik in juni 1999 voor 3 jaar benoemd als lid van de Technical Board van IFAC (International Federation of Automatic Control), onze internationale organisatie. Ik werd de coordinating chairman van Computer Control, waaronder 5 Technical Committees ressorteren, die jaarlijks workshops of symposia organiseren en waarvoor ik de verantwoordelijkheid had. Met behulp van de chairman van de Technical Board, Prof. Rolf Isermann, is het de afgelopen jaren gelukt de activiteiten van Computer Control om te bouwen tot een nieuwe structuur, waarin naast computers ook communicatie en intelligente technieken een rol spelen. De nieuwe coordinating committee heet nu: Computers, Communication and Cognition for Control. Robert Babuška zal de komende jaren de hieronder ressorterende Technical Committee on Intelligent Control leiden. Een en ander is vastgelegd in een Milestone Report, dat gepresenteerd is bij het laatste IFAC wereldcongres in Barcelona in juli dit jaar.
29
Het opzetten van deze nieuwe structuur was een interessante uitdaging en vereiste nogal wat politiek touwtrekken, omdat activiteiten van andere Coordinating Committees dienden te worden verschoven naar de nieuwe. Toch heb ik gemeend mijn activiteiten binnen IFAC niet te moeten voortzetten, ondanks verzoeken daartoe, omdat ik er van overtuigd ben dat onderzoekers, die actief zijn in het vakgebied en een groot netwerk van mensen en activiteiten hebben, het meest geschikt zijn een daadwerkelijke invulling van nieuwe activiteiten binnen IFAC te organiseren nu de structuur hiervoor beschikbaar is. Ik ben nu dus op het punt gekomen, dat ik de meeste activiteiten, die verband hielden met mijn vroegere werkkring heb afgebouwd en me nu volledig kan richten op andere activiteiten. Uiteraard was ik daar al aan begonnen in de afgelopen periode, dat ik bezig was mijn vroegere werkzaamheden af te bouwen. Welke nieuwe activiteiten zijn dat? We hebben nu meer tijd om aan vakanties en aan de inmiddels 6 kleinkinderen te kunnen besteden. Bovendien komen we herhaaldelijk in la douce France waar we een tweede huis hebben. Daarnaast heb ik bewust nieuwe activiteiten gestart. Wanneer je terug kijkt op de tijd, dat ik aan de TU verbonden was, dan eisten die werkzaamheden zoveel tijd op, dat er slechts weinig tijd was om aan andere activiteiten te besteden, die mij overigens wel uitermate interessant leken. Er was een sluimerende grote belangstelling voor muziek (klassieke muziek en jazz) en voor beeldende kunst (schilderkunst en bouwkunst). Mijn belangstelling voor muziek werd voornamelijk bevredigd door het luisteren naar Radio 4 en beluisteren van grammofoonplaten en Cd’s. Zo bleek bij een hoognodige inventarisatie, dat ik meer dan 400 platen en 500 Cd’s met klassieke muziek in de loop der tijd verzameld had. Daarnaast hadden we een jaarlijks abonnement op het Rotterdams Filharmonisch Orkest en op een aantal andere concertreeksen. Ook kwam ik tot de ontdekking dat we in de loop der jaren bijna 300 boeken en catalogi verzameld hadden op het gebied van beeldende kunst en bouwkunst. Bovendien bezochten we regelmatig tentoonstellingen en galeries. Deze sluimerende grote belangstelling voor muziek en beeldende kunst wilden we nu meer tot leven wekken en daartoe gaf een programma opgezet door de Erasmus Universiteit Rotterdam ons ruim de gelegenheid. Dit programma, genaamd HOVO (Hoger Onderwijs voor Ouderen), biedt een ruim scala van cursussen en lezingencycli. De cursussen worden op universitair niveau gegeven maar komen wel, zowel naar inhoud en methodiek als naar tijdsduur en omvang tegemoet aan de leerbehoeften van mensen van 50 jaar en ouder. Er zi jn twee soorten programma’s: - lezingencycli, bestaande uit een tiental lezingen van één a twee uur hoorcollege. Het gaat hierbij om relatief grote groepen van personen (50 à 100). - cursussen, bestaande uit 10 hoor- en werkcolleges van elk één uur (totaal 20 uur). Het gaat hierbij om kleine groepen (maximaal 30 personen), er is veel interactie mogelijk en er wordt gerekend met een studiebelasting van 6 à 10 uur per week. Deze cursussen kunnen worden afgesloten met een tentamen of het schrijven van een scriptie. Het jaarprogramma is verdeeld over 2 semesters. In elk semester worden een 40-tal cursussen en lezingencycli aangeboden. In het programma kan men kiezen uit cursussen en lezingencycli in de volgende disciplines: - architectuur - bedrijfskunde
30
- cultuurgeschiedenis en antropologie - geneeskunde - geschiedenis - letteren en kunst - muziekwetenschap - recht - sociale wetenschappen en economie - theologie - wijsbegeerte - wiskunde Daarnaast worden studiereizen georganiseerd, die verband houden met o.a. cursussen op het gebied van cultuurgeschiedenis, antropologie, geschiedenis en kunst Inmiddels ben ik sinds september j.l. 4 de jaars HOVO student en heb ik deelgenomen aan een 10-tal cursussen en een studiereis. Gezien mijn hiervoor genoemde belangstelling lag het dus voor de hand dat cursussen op het gebied van muziek en kunst mijn voorkeur hebben. Zo heb ik tot nu toe de volgende cursussen gevolgd: - de Stijl als tijdschrift en beweging - hoogtepunten uit de Italiaanse Renaissance - de Vlaamse Primitieven - elementaire algemene muziekleer - nieuwe muziek in Europa (1950-2000) - vocale muziek van J.S.Bach en tijdgenoten - de pianoconcerten van Mozart - emoties in de opera - muziekgeschiedenis 1600-1900 - kunst, cultuur en religie in China. Aan deze cursus was een 3 weekse reis naar China verbonden onder leiding van een van de docenten In het tweede semester van dit studiejaar staan op mijn programma nog de volgende 2 cursussen - wegen naar de moderne kunst - beeldende kunst en visuele waarneming Ik vond het een uitdaging de cursussen met een tentamen af te ronden en ik heb weer de spanning ondervonden van mijn eigen studententijd. Naast een schriftelijk take home examen wordt je ook onderworpen aan een mondelinge toelichting. Een aantal cursussen volg ik samen met mijn vrouw. Het komt daarbij goed uit dat we beide geïnteresseerd zijn in dezelfde onderwerpen. Ik kan het HOVO-onderwijs van harte aanbevelen. Er is keuze uit een breed scala van onderwerpen. Velen van de lezers zullen echter moeten wachten tot ze voldoende oud zijn (50+) en de beschikbare tijd hebben om de cursussen die overdag worden gegeven te volgen. Het is een succesformule, alleen al in Rotterdam volgen 3000 cursisten het HOVOprogramma. De deelnemers zijn afkomstig uit alle disciplines, hetgeen de contacten met de medecursisten interessant maakt. Wanneer in juli de studiegids uitkomt dient men binnen enkele dagen te reageren om nog kans te maken aan bepaalde cursussen te mogen deelnemen. Waar vindt je nog een dergelijk enthousiasme voor
31
het onderwijs! Verder is men als student ingeschreven aan de Erasmus universiteit en kan men desgewenst gebruik maken van de faciliteiten die aan de reguliere studenten worden aangeboden. HOVO-onderwijs wordt verzorgd aan de meeste Nederlandse universiteiten. Helaas ontbreekt een dergelijk programma aan de TU Delft en ontbreekt daarmee de mogelijkheid enthousiaste personen uit diverse disciplines binnen te halen. Zij beschikken vaak over een groot netwerk van contacten en door de kennisname van wat er op de universiteit plaats vindt zouden zij wel eens een niet geringe invloed kunnen uitoefenen op de keuze van toekomstige studenten. De colleges in Rotterdam vinden plaats op de locatie Complex Woudestein. Bij mij komt de uitstraling van de Erasmus Universiteit bijzonder positief over. Het bruist er van activiteiten. Indien een dergelijk onderwijs ook in Delft aangeboden zou worden, kan ik mij talloze interessante onderwerpen voor de geest halen b.v. op het gebied van communicatie, automatisering, informatica toepassingen, biotechnologie, vervoer- en verkeer, energie problematiek, architectuur en stedenbouw, milieutechnologie, bestuur en management, etc. Maar misschien is dergelijk onderwijs wel beneden de stand van een Universiteit, die van zichzelf vindt dat ze tot de top universiteiten van de wereld hoort. De buitenwereld heeft echter een heel andere conceptie over de wetenschappelijke en onderwijskundige capaciteiten van Delft. Helaas regeert in Delft nog te veel het “ivoren toren principe”. In het voorgaande heb ik het pad weergegeven, dat ik sinds mijn officiële vertrek uit Delft bewandeld heb. Een pad waarbij een geleidelijke overgang heeft plaats gevonden van de voortzetting van mijn oorspronkelijke werk naar nieuwe belangstellingssferen, die overigens al lange tijd verborgen aanwezig waren, maar in het verleden niet de gelegenheid kregen voldoende aandacht te krijgen. Ik kan iedereen aanraden een dergelijk pad te volgen indien de officiële werkzaamheden dienen te worden afgesloten. Het HOVO onderwijs bood mij een goede gelegenheid meer inhoud te geven aan mijn lang gekoesterde belangstelling voor onderwerpen buiten de techniek. Ik vind het verfrissend om onderwijs te volgen in andere disciplines, die door de eenzijdigheid van de Delftse opleiding geen aandacht kregen. Het zou mijns inziens aanbeveling verdienen, dat ook de TU Delft werk zou maken van een HOVO opleiding: het is een gat in de markt en een gemiste kans tot nu toe voor Delft. Ik wil hier slechts aantippen, dat ik sinds een aantal jaren ook intensief begonnen ben met het verzamelen van postzegels, voortkomend uit een jeugdsentiment van 50 jaar geleden. Inmiddels ben ik lid van 3 postzegel verzamelclubs. De verzamelgebieden breiden zich als maar uit, maar ik heb mezelf de beperking opgelegd postzegels van de meeste Europese landen te verzamelen tot 1940-1945. In de periode van de tweede helft van de 19e eeuw en de eerste helft van de 20e eeuw was de postzegel nog voornamelijk een gebruiksvoorwerp en niet een louter verzamelobject, zoals blijkt uit de huidige uitgave politiek van de meeste landen waaronder Nederland. De oudere zegels geven een uitstekend inzicht in de cultuur
32
en de politiek van een land. Met name de zegels uit Duitsland en Italië van de eerste helft van de twintigste eeuw geven hiervan een goed maar ook triest voorbeeld. Het verzamelen roept kennelijk een primaire behoefte bij mensen op, of het nu gaat over het verzamelen van postzegels of het verzamelen van de complete werken van Maarten Toonder. Tenslotte dienen er niet alleen geestelijke maar ook lichamelijke activiteiten plaats te vinden. Ik wordt daarbij wel geplaagd door een zwakke rug, maar ik heb veel baat bij het wekelijks deelnemen aan een fitness programma. Ik hoop u niet verveeld te hebben met mijn persoonlijke ontboezemingen. Hopelijk kunt u in dit verhaal enige ideeën vinden, die op den duur ook voor u van interesse kunnen zijn.
33
Personalia
2002 Van 1 november-19 december is Koen Maertens bij ons in de vakgroep geweest. Hij was hier om te werken voor Robert Babuška. Giuseppe Pastore heeft onze vakgroep per 1 november verlaten. Op 3 december is Stanimir Mollov gepromoveerd. De titel van zijn proefschrift is: Fuzzy Control of Multiple-Input Multiple-Output Processes. Stanimir werkt bij Fokker. 2003 Per 1 januari is Olaf Gietelink gekomen. Hij is werkzaam bij TNO op de afdeling Advanced Chassis & Transport Systems. Hij werkt bij ons 2 dagen per week voor zijn promotieonderzoek. Per 31 maart heeft Samir Mešic onze vakgroep verlaten. Hij is bij ons afgestudeerd en heeft gewerkt aan het Nove m project: ‘Feasibility study on the application for wind turbines’ in samenwerking met ECN van september 2001-december 2002.
Afstudeerders 2003
31 januari 2003 Annette Zwiers Titel: Floating Car Data Afstudeerdocent: Prof.dr. ir. J. Hellendoorn 17 april 2003 Mark van Agthoven Titels: 1."Tuning Rules for the Passivity-Based Controller in the Brayton-Moser setting, applied to the full-bridge AC-DC boost rectifier" 2."Tuning Rules for the Quarter-Car Model in the Brayton Moser Framework" Afstudeerdocent: Dr.ir. J.M.A. Scherpen
34
