Industrie 4.0, Medizintechnik, autonomes Fahren – die Zukunft bringt immer komplexere Systeme mit sich, die durch intelligente Verfahren und Algorithmen gesteuert werden müssen. Hierfür eignen sich Methoden wie das Reinforcement Learning oder die modellprädiktive Regelung (MPC), die jedoch eine hohe Rechenleistung benötigen, wie sie aktuell eingesetzte Prozessoren nicht leisten können.
Hier setzt das Forschungsteam vom Institut für Leistungselektronische Systeme der TH Nürnberg gemeinsam mit seinen Projektpartnern an. Im Forschungsprojekt „KI-Power“ entwickeln sie die flexible und modulare Entwicklungsplattform „UltraZohm“ für Ansteuer- und Regelungskonzepte im Bereich der Leistungselektronik.
Hemmungen wegen Komplexität abbauen
Die Basis der neuen Plattform bildet ein System-on-Module des Projektpartners Trenz Electronic. Die Wissenschaftler untersuchen unter anderem Möglichkeiten, das System optimal zu nutzen. Der Fokus des Projekts liegt dabei auf den Bereichen Rechenleistung, Modularität, Safety und Security sowie Usability.
Vor allem die hohe Komplexität von modernen Regelungsverfahren steht deren Einsatz, besonders in kleinen und mittleren Unternehmen, noch im Weg. Mit der Plattform möchten die Forscher dieses Hemmnis abbauen und die Entwicklung innovativer Systeme in der Leistungselektronik sowie der elektrischen Antriebstechnik vorantreiben.
Das Team setzt bereits während der Konzeptionierung auf ein modulares und skalierbares System. Dadurch lassen sich die verfügbare Rechenleistung und die benötigten Schnittstellen flexibel an die entsprechende Anwendung anpassen.
„Unser Ziel ist es, eine leistungsfähige Entwicklungsplattform zu schaffen, die es erlaubt, auf effiziente Weise neue Ansteuerverfahren auf Basis von MPC sowie KI zu entwickeln und gleichzeitig die Industrialisierung der entwickelten Lösungen zu vereinfachen“, fasst Prof. Armin Dietz, Projektkoordinator vom Institut Elsys der TH Nürnberg, zusammen.
Kooperation mit Industrieunternehmen erweitert Anwendungsfelder
Um die Plattform für einen breiten Anwendungsbereich zu gestalten, arbeitet ein interdisziplinäres Team aus Forschungseinrichtungen, KMU und größeren Unternehmen zusammen. Neben dem Projektkoordinator Armin Dietz forschen Prof. Bernhard Wagner und Prof. Flaviu Popp-Nowak von der Fakultät Elektrotechnik Feinwerktechnik Informationstechnik der TH Nürnberg sowie die jeweiligen wissenschaftlichen Mitarbeiter an der Entwicklungsplattform. Innerhalb des Projekts arbeiten sie eng mit Prof. Ralph Kennel vom Lehrstuhl für Elektrische Antriebssysteme und Leistungselektronik und Prof. Daniel Müller-Gritschneder vom Lehrstuhl für Realzeit-Computersysteme der TU München zusammen.
Zusätzlich zu den wissenschaftlichen Partnern bilden die Unternehmen Kübrich als Experte für Testsysteme, Trenz Electronic für das System-on-Module sowie Afag als Spezialist in der Montageautomatisierung das Projektkonsortium. Unterstützt wird es durch die Universidad de Santiago in Chile und das Cluster Leistungselektronik als assoziierte Partner.
Das Projekt „KI-Power“ wird im Rahmen der Leitinitiative „Vertrauenswürdige Elektronik“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung mit 1,63 Millionen Euro gefördert.
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