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Durch den digitalen Wandel, sowie durch die an Benutzerfreundlichkeit und Leistung zunehmenden technischen Geräte im Endbenutzer-Bereich beginnt die Bedeutung von Augmented-Reality Applikationen zu wachsen. Daher ist das Ziel dieser Arbeit die Entwicklung einer Engine auf iOS Basis, zur Dastellung von Augmented-Reality Inhalten. Die Engine wurde nach dem Vorbild von Komponenten-basierten Game Engines entworfen, da diese beinahe identische Anforderungen besitzen. Die, im Rahmen dieser Arbeit erstellte Engine wurde mit Unterstützung der 5d lab Gmb entwickelt. Durch die Verwendung des, nach Erfahrungswerten, schnellsten Mobile Augmented Reality SDK und einer gelungenen Engine-Architektur konnte ein Produkt entwickelt werden, dass mit bestehenden Applikationen konkurrenzfähig ist.

The objective of this thesis is the conceptual design of a battery management system for the first prototype of the UWC (University of the Western Cape) Modular Battery System. The battery system is a lithium-ion battery that aims to be used in renewable energy systems and for niche electric vehicles such as golf carts. The concept that is introduced in this thesis comprises the parameter monitoring, the safety management and has its main focus on an accurate state of charge estimation. Another battery system that was already implemented is used as base for the parameter monitoring and the safety management for the new battery management system. In contrast to that, the concept for the state of charge estimation must be developed completely. Different methods for the state of charge estimation which are based on the measured voltage, current and temperature are discussed, evaluated and the chosen method is conceived in this thesis. The method used for the state of charge estimation is different for the time when the battery is active than when it is inactive. During charge and discharge Coulomb counting is used and when the cell is inactive voltage versus state of charge lookup tables are used to update the estimation. To have an accurate estimation when the cell is inactive only for a short time, a model of the voltage relaxation is used to predict the voltage when the cells are in equilibrium. This allows the algorithm to reset the state of charge that is estimated by Coulomb counting – which tends to have a growing error over time – frequently. To evaluate the accuracy of the voltage prediction, cell tests were executed where the voltage relaxation was sampled. The recursive least square method to predict the end voltage was tested with a MATLAB programme. With the help of voltage versus state of charge lookup tables it was possible to determine the state of charge accuracy with the accuracy of the voltage prediction.

How can manufacturers or service companies provide better services with connected products, without having acquired a powerful IT infrastructure nor the competences for software development? Today companies can appeal to a relocated-IT-infrastructure provider, which is called Cloud. Consequently, they do not have to manage and take care of the safety/security aspect, the updates and the breakdown of the infrastructure internally, as those are all managed by the provider. It is possible to outsource the development of the software of the connected product to an external company. However, the question now is how fast this company can juggle from one Cloud to another in order to fulfil their clients wishes? neverMind offers a solution based on a multi-protocols-platform linking the different connected products to a multitude of Clouds without having to redesign the whole communication stack/building block for each change in the Cloud-solution. This is the object of my thesis. The development follows the V-Model, the first steps to understand the complexity of the project were the realisation of the product technical and architectural specifications. The last step before the Implementation was to design in details the progress and the process of every parts of the platform. The outcome of the requirements analysis led me to divide the project in two parts: • a “General Interface” acting as a gateway between the Client-application and “Cloud-modules” • the “Cloud-modules” themselves. So far, the specifications are drown up; the General Interface and a client example are coded, as well as a first Cloud-module template.

Elektrische Antriebssysteme sind in der modernen Welt überall zu finden und sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. In vielen industriellen Anwendungen wandeln sie elektrische Energie in mechanische Energie um, womit das Antriebssystem als Motor fungiert. Im umgekehrten Fall, wenn demnach mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, arbeitet das Antriebssystem als Generator. Die dabei umgewandelte Energie soll bei einer Einspeisung in das Versorgungsnetz möglichst sinusförmig verlaufen, damit überwiegend Grundschwingungsleistung fließt. Zusätzlich ist ein geringer Blindanteil wünschenswert, weil diese Stromkomponente dafür sorgt, dass die Versorgungsleitungen unnötig belastet werden. In dieser Bachelorthesis werden auf die für das Verständnis wichtigen theoretischen Grundlagen der Raumzeiger eingegangen. Bei der Regelung des Netz- oder Ausgangsstroms und der Zwischenkreisspannung werden auf diese Grundlagen zurückgegriffen, weil die Beschreibung von zeitveränderlichen, sinusförmig verteilten dreiphasigen Größen durch Transformationen in andere Bezugssysteme als besonders zweckmäßig erscheint. Damit weitere elektrische Geräte, die am selben Netzanschlusspunkt angeschlossen sind, möglichst wenig beeinflusst werden, sollte der ins Versorgungsnetz zurückgespeiste Strom geringe Oberschwingungen enthalten und somit einen weitestgehend sinusförmigen Verlauf annehmen. Oberschwingungen sind ganzzahlige Vielfache der Grundschwingung der Netzfrequenz von 50 Hz. Aus regelungstechnischer Sicht ist es daher zweckmäßig, ein nahezu exaktes Modell der Regelung des Netzstroms und der Zwischenkreisspannung zu erstellen. Eine hochdynamische Regelung ist dann gewährleistet.

In der vorliegenden Bachelorarbeit wird die Verwendung von persistenten Datenstrukturen in Anwendungen untersucht. Dafür werden zunächst verschiedene Eigenschaften von bestehenden Implementierungen persistenter Datenstrukturen im Vergleich zu ephemeralen Implementierungen der Datenstrukturen untersucht. Hierbei werden Laufzeiten und Speicherverbrauch analysiert. Dabei wird gezeigt, in welchen Fällen die Verwendung von persistenten Datenstrukturen Vorteile gegenüber der Verwendung ephemeralen Datenstrukturen bringt. Im zweiten Teil wird die Verwendung von persistenten Datenstrukturen in asynchronen Umgebungen untersucht. Hierfür werden die grundlegenden Probleme aufgezeigt, die bei der Erzeugung von Thread lokalen Versionen geteilter Zustände entstehen. Es wird aufgezeigt, wie die verschiedenen Versionen durch ein Zusammenführungsverfahren in einen gemeinsamen Zustand überführt werden können. Als konkrete Implementierung wurde eine Framework in Java entwickelt, welches versucht, dieses Problem wiederverwendbar zu lösen. Das entwickelte Framework wird anhand einer Beispielsdomäne evaluiert, indem die Performanz mit der Verwendung von expliziter Synchronisation verglichen wird. Hierbei wird gezeigt, dass in Situationen, in denen die Modifikationen viel Zeit benötigen, der Ansatz des Zusammenführen Vorteile gegenüber expliziter Synchronisation bietet. Im letzten Teil der Arbeit wird die Verwendung eines geteilten persistenten Zustandes im an der Hochschule Offenburg durchgeführtem A 2 O Projekt untersucht, bei dem Software für eine autonomes Modellauto entwickelt wurde. Es werden die Schwierigkeiten bei der Umsetzung der im Framework entwickelten Techniken in C++, sowie mögliche Lösungswege aufgezeigt.

In letzter Zeit sind einige neue, hochintegrierte Einchip-Radarsensoren auf den Markt gekommen. Die enormen Fortschritte im Bereich des autonomen Fahrens hat diese Sensoren hervorgebracht. Mit ihnen lassen sich diverse Anwendungen, wie zum Beispiel eine Abstandsmessung, Kollisionserkennung oder Geschwindigkeitserfassung realisieren. Für die Nutzung eines solchen modernen Radarsensors spricht viel, jedoch besitzen alle eine differenzielle Ausgangsschnittstelle, die nicht mit den üblichen Mikrocontrollersystemen eingelesen werden kann. Darum war das Ziel der Arbeit, die Entwicklung eines Schnittstellenwandlers auf einem Low-Power-FPGA, zur Anbindung eines Radarchips an einen klassischen Mikrocontroller. Der Lösungsweg war demnach schon vorgegeben, es folgte die konkrete Umsetzung mit der Modellierung der Hardware in VHDL. Der FPGA liest die differenzielle Schnittstelle ein, parallelisiert die Daten und speichert sie zwischen. Sobald die Messdaten vollständig sind, können sie über die serielle SPI-Schnittstelle angefordert werden. Als Gegenstelle kommt ein Mikrocontroller zum Einsatz, der die Messdaten wiederum gemäß eines definierten Protokolls zur Auswertung an einen Computer weiterleitet. Die Machbarkeit dieser Anwendung wurde kontrolliert, indem die Messdaten vom Radarchip, übermittelt durch den FPGA und Mikrocontroller, auf dem Computer mithilfe eines Analyseprogramms bewertet wurden. Die Auswertung der Messergebnisse entspricht in vollem Umfang den Erwartungen. Der Ressourcenverbrauch im FPGA wurde hierbei ebenfalls als kritisch betrachtet, was sich im Nachhinein jedoch nicht bestätigte. Es ist sogar das Gegenteil der Fall, mit den übrigen freien Ressourcen steht einer möglichen Signalverarbeitung nichts im Wege.

Diese Bachelorarbeit untersucht die Möglichkeiten der Persistierung und anschließenden Analyse verschiedener Messwerte in einer geeigneten Software-Architektur. Zunächst wird dazu die genaue Aufgabenstellung betrachtet. Im Anschluss soll die geplante Software-Architektur und die vorgesehene Kommunikationsart erklärt werden. Um das entwickelte Produkt einfach zur Verfügung stellen zu können, sollen die Tools Vagrant, Puppet und Docker gemeinsam genutzt werden. Nachdem im Anschluss auf die eingesetzte Servertechnologie eingegangen wurde, beschäftigt sich die Arbeit mit der Persistierung der Messdaten. Hierzu werden die verschiedenen Arten verfügbarer Datenbanktechnologien erläutert und darauf aufbauend eine Auswahl getroffen. Als letzten Teil der Anwendung wird auf die Demonstrationsapplikation eingegangen. Hier werden wieder die nötigen Anforderungen erörtert und die Umsetzung beschrieben. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse wird abschließend ein Fazit der verwendeten Technologien und der Architektur verfasst. Hier soll die Eignung der verwendeten Technologien zur Lösung des Problems überprüft und bewertet werden. Abschließend wird noch ein Ausblick auf die zukünftige Entwicklung in diesem Bereich gegeben.

Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, ein Anforderungsprofil für den Aufbau eines Messsystems im Hochspannungsnetz der DB Energie zu entwickeln. Dieses soll als Basis für den künftigen Aufbau des Systems dienen und die Besonderheiten des 110 kV, 16,7 Hz Netzes berücksichtigen. Die Ziele des Messsystems sind es, Aussagen über den Betriebszustand des Netzes mit resonanter Sternpunkterdung, hinsichtlich der Netzstabilität, der Erdschlusslöschfähigkeit und dem Erzeugerverhalten, treffen zu können. Dazu wurden Experteninterviews durchgeführt, die die Anforderungen an das Messkonzept definieren. Darauf aufbauend wurden die geforderten Messungen und Auswertungen hinsichtlich der Umsetzbarkeit im Netz der DB Energie überprüft. Besonderes Augenmerk lag auf den verbauten Strom- und Spannungswandler im Netz, an denen die entsprechenden Messgrößen abgegriffen werden sollen. Deren Abbildungstreue, in Bezug auf die Genauigkeit des Messwerts und das Transferverhalten bei unterschiedlichen Frequenzen, wurde eingehender betrachtet. Ebenfalls wurde die bei den Messungen aufkommenden Datenmengen näher betrachtet. Die Art der Messung und Auswertung der Daten sind hier ausschlaggebend, um die Daten klein zu halten. Die Empfehlung ist ein Kompromiss aus zwei gleichzeitig ablaufenden Auswertungen, um die anfallenden Datenmengen gut und schnell analysieren zu können.

Ziel dieser Bachelorarbeit war es, die Motoren einer parallelen Kinematik in Form eines Tripods anzusteuern, um den Endeffektor präzise an bestimmte Positionen zu bewegen. Dadurch wurde getestet, ob sich die Steuerung eines chirurgischen Instrumentes über eine parallele Kinematik prinzipiell für den Einsatz in der klinischen Umgebung eignen würde. Der Tripod umfasst drei Linearachsen, deren Längen und Winkel durch die Motoren geändert werden können. Alle drei Linearachsen sind über Kugelgelenke an den Endeffektor gekoppelt. Für die Ansteuerung der Motoren musste sowohl eine Elektronik, als auch eine Software entwickelt werden, die die Kommunikation zwischen den Motoren und einem Computer ermöglichen. Für die Entwicklung der Software wurde die objektorientierte Programmiersprache C++ genutzt. Durch das implementierte C++-Programm können beliebige Positionen an die Motoren gesendet werden, zu denen der Endeffektor daraufhin bewegt wird. Zudem ermöglicht das Programm die individuelle Echtzeit-Steuerung des Endeffektors über eine 3D-Maus mit sechs Freiheitsgraden. Für die Umrechnung der räumlichen Daten der 3D-Maus in die einzelnen Zielpositionen für die Motoren wurde eine Klasse, speziell für diesen Tripod, implementiert. Aufgrund dieser Klasse und der Optimierung von Geschwindigkeit und Beschleunigung der Motoren lässt sich der Endeffektor präzise und flüssig steuern. Die sensitive Steuerung eines chirurgischen Instrumentes wird dadurch ermöglicht, für den Einsatz in einer klinischen Umgebung ist der Tripod aufgrund der Größe und Handhabung jedoch nicht geeignet. Dafür wäre eine Miniaturisierung dieser parallelen Kinematik erforderlich.

Die Mismatch Negativity (MMN) bezeichnet eine Komponente reizkorrelierter Potentiale. Die MMN ist ein negativer Potentialkomplex, der ungefähr 100 bis 300 ms nach Stimuluspräsentation auftritt, wenn ein neuer Stimulus im Vergleich zu zuvor präsen-tierten, gleichartigen Stimuli ausreichend bzgl. Frequenz, Dauer, Ort oder Intensität abweicht. Der MMN zu Grunde liegen Messungen der späten akustisch evozierten Po-tentiale (SAEP). Die von beiden Stimuli hervorgerufenen SAEP werden separat gemittelt. Bei ausreichender Differenz der Stimuli und geeigneter Stimulusabfolge ist eine Potentialdifferenz zwischen den beiden gemittelten Antworten ableitbar, die MMN. In dieser Arbeit wurde die Ableitung der MMN mit dem Registriersystem Eclipse EP-25 der Firma Interacoustics in Bezug auf zwei Stimulustypen, Tone-Bursts und Sprach-laute, evaluiert.