Prof. Dr.-Ing. R. Wendel Studiengangsleiter Bachelor IuE

Angebot Wahlpflichtfächer (WP/WPP) und Wahlpflichtprojekte (PO) Bachelor 6. / 7. Semester für das WS 2018/19

Vers. 16.05.2018

Angebot Wahlpflichtprojekte (PO) Referent Titel offen für max.

Plätze Bemerkungen Voraussichtliche

Lage im Stundenplan (ohne Gewähr)

Buczek Design and analysis of mission-critical systems

alle 14 in Englisch Freitag Vormittag

Dahlkemper Kamerabasierte Lageregelung eines Quadrocopters

alle 12 Freitag Vormittag

Lehmann Design and Implementation of an Audio Processing Framework in MATLAB

alle

14 in Englisch Freitag Vormittag

Meiners Automatisierung eines Stückgutprozesses

AE bevorzugt

16 Freitag Vormittag

Rauscher-Scheibe, Wendel

Elektromagnetische Felder und CAD

alle 15 Freitag Vormittag

Schmidt

RIOT im Internet of Things alle

10 Angebot aus der Informatik 9 CP

Montag Vorm. bis frühen Nachmittag

Schoenen

Smart Home+Grid+IoT User-in–the-loop

alle

16 in Englisch wird dem IE Stundenplan angepasst

Wüstehube

Physikalische, elektrotechnische und wirtschaftliche Aspekte der Photovoltaik

alle

14 Freitag Vormittag

Abkürzungen Studiengang Informations- und Elektrotechnik IuE Vertiefung Automatisierungs- und Energietechnik AE Digitale Informationstechnik DI Vertiefung Kommunikationstechnik K Studiengang Information Engineering IE Studiengang Regenerative Energien und Energiemanagement - Elektro- und Informationstechnik REE

Elective Project

Design and analysis of mission-critical systems Prof. Dr. Paweł Buczek

This project-based course will focus on the design and analysis of mission-critical systems. The examples of such systems are ample and constitute the technical basis of our civilization, including energy generation and delivery, communication, automotive and railway traffic, space flight and aeronautics, medical equipment, etc. The common property of these systems is that their failures may have catastrophic consequences, for example death or serious injury of persons, substantial threat to the natural environment, and/or great material losses. The goal of the course is to learn how to design and analyze such systems in order to avoid the dangers without giving up the functionality. It is meant to foster the "systemic thinking" in which the major emphasis is put on the understanding and describing complex interaction between system's components leading to new unique functionalities as well as emergent hazards.

a) b)

c)

Figure 1: Highly reliable LEON3 processor commonly used on the space missions of the European Space Agency (ESA). a) The chip mounted on the control unit PCB of the Jule Verne Automated Transfer Vehicle (ATV) (panel b) sent to the International Space Station (ISS). c) A detailed scheme of the triple-modular-redundant register memory cell immune to the hard space radiation. Such solutions allow the electronic equipment to perform critical tasks very reliably in the mission spanning commonly many years. The radiation would cause the usual processors used on Earth to fail within hours in the outer space. Images courtesy to ESA.

In the first half of the semester, the course will cover the basics concept and tools commonly applied in the design and analysis of complex critical systems. In the second part the students will slip into the role of a system engineer in order to develop their own critical system concepts. The project topics will be concrete industrial applications involving electrical and information engineering and embedded systems. For example, this can be the design of

a power supply of an airplane a safe communication protocol for controlling an electric car a strategy for dealing with transient hardware faults of the on-board computer of a Mars

lander a time-critical control system of a respirator a highly reliable communication network in an Industry 4.0 factory an optimized electric grid within a wind energy farm

The great challenge is to design the systems and predict their properties of the systems without actually building them first.

SELECTED TOPICS:

basics of the system design and requirement engineering common development processes identification of hazards, estimating risks risk mitigation strategies, safe system architectures forecasting the effects of technical faults (FMEA) qualitative description of system performance: fault-trees and Markov models the role of humans in the critical technical systems safe information transmission time-critical architectures controlling random bit-flips

ADDITIONAL INFORMATION:

2-3 person project groups, a project presentation at the end prerequisites:

o basics of probability theory or willingness to learn them in the course of the project

o for certain projects: basics of microcontrollers and/or serial communication protocols

official project language is English, working languages can be either English or German contact me for more information (pawel.buczek@haw-hamburg.de)

HAW Hamburg – WS 2018/19 – Projektangebot Quadrocopter - joerg.dahlkemper@haw-hamburg.de

Wahlpflichtprojekt (PO) im Bachelorstudiengang EuI - WS 2018/19

Kamerabasierte Lageregelung eines Quadrocopters

= fliegendes Fotostativ Prof. Dr.-Ing. Jörg Dahlkemper

Foto: www.geekbuying.com

VORAUSSETZUNGEN

Fundierte Kenntnisse aus den Vorlesungen Elektronik 1 und 2, Signale und Systeme 1 und 2, Regelungstechnik

sowie Objektorientierte Programmierung sowie die Bereitschaft, sich in neue Themengebiete und

Programmiersprachen sowie Bibliotheken einzuarbeiten (Python und OpenCV)

RELEVANZ

Zunehmende Rechenleistung und kostengünstige Hardware sowie der anhaltende Trend zu Optimierungen im

Qualitätsmanagement eröffnen der industriellen Bildverarbeitung immer neue Einsatzbereiche und ein stetiges

Wachstum. In diesem Projekt lernen sie Möglichkeiten und Grenzen der Bildverarbeitung kennen und vertiefen

Ihre Kenntnisse der Elektronik, Regelungstechnik, Signalverarbeitung und Programmierung.

ZIEL DES PROJEKTES

Das Gesamtziel des Projektes teilt sich in folgenden vier Inkremente (demonstrierbare Meilensteine) auf:

1. Ansteuerung eines Quadrocopters über einen Raspberry Pi

2. Steuerung des Quadrocopters über sensorische Erfassung der Lage der Bedieneinheit

3. Lageerfassung des Quadrocopters im Erfassungsbereich einer Kamera

4. Kamerabasierte Lageregelung des Quadrocopters

INHALTE

Methoden des agilen Projektmanagements

Entwicklung einer elektronischen Schnittstelle zwischen Rasperry Pi und Quadrocoptersteuerung

Sensorische Erfassung von Benutzervorgaben (Gyro, Accelerometer)

Reglerauslegung für Quadrocopter

Bildverarbeitung mit dem Raspberry Pi (Objektdetektion und Lageerfassung)

SONSTIGES

Projektdurchführung erfolgt in unabhängig voneinander arbeitenden Vierergruppen mit je einem Raspberry

Pi und Miniatur-Quadrocopter je Gruppe => Teilnehmerzahl: 12

Elective Project WiSe 2018/19

Design and Implementation of an Audio Processing Framework in MATLAB

(Prof. S. Lehmann)

Prerequisites:

solid math foundation; knowledge of Signals and Systems;

good programming skills; experience in MATLAB;

strong interest in digital signal/ audio processing

and systems design.

Background and project aim:

The aim of this project is to develop a software framework in MATLAB that provides selected audio

processing functionality, such as signal filtering and generating acoustic effects. Apart from

presenting the processing results acoustically, the software is additionally required to visualise

signals in both the time and frequency domains. The tool is to be deployed for demonstration

purposes within the scope of the Signals and Systems course, and will potentially be integrated into

the course laboratory.

Project tasks:

Your project tasks include

• Familiarisation with various signal processing concepts

• Conceptualisation of a modular software design

• Design and implementation of functionality including

o Inputting and outputting audio data

o Convolving audio signals with impulse responses using an FFT-based algorithm

o Simulating various signal processing effects, e.g. aliasing, upsampling, downsampling,

room-acoustic rendering, generating 3D sound, …

o Visualising audio signals in both the time and frequency domains

• Conducting software tests

• Preparing project documentation and presenting project results

Labor für Automatisierungstechnik

Prof. Dr. Ulfert Meiners Maximale Teilnehmerzahl = 16

Wahlpflicht-Projekt im Wintersemester 2018/2019

AUTOMATISIERUNG EINES STÜCKGUTPROZESSES

DAS PROJEKT: Im Projekt wird als Prozessmodell das abgebildete System eingesetzt. Sie finden hier

eine von dem Umrichter SINAMICS S120 angetriebene Linearachse zur Zuführung von Teilen, ein Portal

zur Sortierung und weitere pneumatisch betriebene Puffer- und Zuführungsstrecken sowie einen Hand-

habungsautomaten (Roboter) und eine RFID-Lese-/Schreibeinheit. Mit dem Modell wird ein Stückgut-

prozess nachgebildet. Das System wird automatisiert, visualisiert und simuliert mit den Systemen

Siemens TIA Portal, WinCC, Profinet sowie UR Polyscope.

DIE PROJEKTARBEIT: Sie durchlaufen im Projektteam alle grundsätzlichen Phasen eines Projekts und

lernen so die in der Industrie übliche Projektarbeit kennen. Dazu gehört die Modellierung, die Implemen-

tierung, der Test und die Inbetriebnahme des Gesamtsystems. Das Projekt schließt mit der Präsentation

der automatisierten Anlage. Sie werden Teilaufgaben in Kleingruppen lösen und diese dann in das

Gesamtprojekt einbringen.

DIE VORAUSSETZUNGEN : Es werden Grundkenntnisse der Steuerungstechnik, so wie sie beispiels-

weise in dem Modul E4-ST (Steuerungstechnik) vermittelt werden, erwartet. Damit ist dieses Projekt

bevorzugt für Studierende der Vertiefungsrichtung „Automatisierungs- und Energietechnik“ aus

dem Bachelorstudiengang Informations- und Elektrotechnik gedacht.

Prof. Dr. Ralf Wendel Prof. Dr. Anabella Rauscher-Scheibe

Hochschule für Angewandte

Wissenschaften Hamburg

Hamburg University of Applied Sciences

04.05.18

Ankündigung Wahlprojekt im Wintersemester 2018 für Studierende des 6. und 7. Semesters aller Vertiefungsrichtungen, Bachelor IuE

(max. 15 Teilnehmer + Härtefälle)

Elektromagnetische Felder und CAD

Maxwell´sche Gleichungen

Die elektromagnetischen Felder und Maxwell’schen Gleichungen bilden den physikalischen Hintergrund der gesamten Elektrotechnik. Die zugehörige Theorie ist so umfangreich, dass diese nicht umfassend in einem Kurs behandelt werden kann. Der Kurs hat aber das Anliegen, die wesentlichen Grundlagen sowohl im Bereich der Mathematik als auch im Bereich der elektromagnetischen Felder zu vermitteln, so dass die Teilnehmer einen Einstieg in die Thematik von der theoretischen Seite finden. Die Analyse von praktischen Feldproblemen erfolgt heutzutage unter Anwendung mächtiger Softwaretools. Daher wird im Kurs eine Brücke in die Software hinein geschlagen und eine Einführung in das Tool der Firma CST gegeben. In den Projektarbeiten soll ein einfaches Feldproblem theoretisch gelöst und die Lösung mit dem Ergebnis einer von den Teilnehmern selbst durchgeführten Simulation verglichen werden. Darüber hinaus soll ein praxisrelevantes Problem, welches sich aufgrund seiner Komplexität einer einfachen theoretischen Lösung entzieht, bearbeitet werden. Der Kurs ist für Studierende aller Vertiefungsrichtungen offen. Besonders Studierende, welche später ggf. die Absicht haben an einer Universität weiter zu studieren, wird die Teilnahme empfohlen, da an der Universität der theoretischen Elektrotechnik ein hoher Stellenwert beigemessen wird. Inhalt

Prof. Dr. Rauscher-Scheibe Einführung in die Vektoranalysis

Prof. Dr. Ralf Wendel

Einführung in die elektromagnetischen Felder

Dr. Demming-Janssen (CST)

Einführung in die Software CST

Projektarbeiten in 2er Gruppen: Theoretische Berechnung eines Feldproblems, Vergleich der Berechnung mit Softwareberechnungen, Modellierung und Analyse eines Praxisproblems aus Gebieten wie Sensorik, Medizintechnik, EMV, Funktechnik, Energietechnik usw.

Projekt im WiSe2018 (6 SWS, 9 CP):

RIOT im Internet of Things

Prof. Dr. Thomas Schmidt

Informatik, AG Internet Technologies

t.schmidt@haw-hamburg.de

http://inet.haw-hamburg.de/

IoT (Internet of Things) beschreibt ein Netzwerk von

Alltagsgeräten, die durch den Austausch von Informationen an Funktionalität gewinnen. Hier spielt die Kommunikation zwischen Maschinen (M2M) eine besondere Rolle und löst die klassische Mensch-Maschine Schnittstelle ab. Trotz häufig stark limitierter Ressourcen sind typische IoT-Plattformen durch Standardprotokolle mit dem Internet verknüpft.

RIOT ist das freundliche Betriebssystem für das IoT und wurde vor drei Jahren gemeinsam mit Partnern von uns geboren. Inzwischen bildet RIOT eine große Open Source Entwicklergemeinschaft und spricht die Standard-Protokolle des IoT. Mit diesem Projekt können Sie Teil der RIOT Community werden!

Ziel des POs ist, das IoT in das alltägliche Leben ein-

zubringen. Mit Sensoren und anderer Hardware entwickeln wir clevere Gadgets wie Zustimmungs-messer, Smart Lightening, Klimabewerter, Orakel für Aufzüge, Bike2Bike Kommunikation, Speedometer,+++. IntuitiveBenutzeranwendungen im Web oder auf dem Smart-phone gehören auch in das interdisziplinäre Projekt.

Je nach Team können Sie:

RIOT Kern-Entwickler werden und in die Embedded-Programmierung einsteigen, um direkt mit der Hardware zu kommunizieren

RIOT App-Entwickler werden und die API benutzen, um typische Anwendungen für das IoT zu entwickeln

Als Web- oder Mobile App-Entwickler treffende Benutzeroberflächen gestalten.

Teilprojekte:

1. Team – RIOT KernentwicklerInbetriebnahme der nötigen Hardware-Komponenten, Ansteuerung der Hardware und Entwicklung der nötigen Treiber, LowLevel-Programmierung unter dem IoT-Betriebssystem RIOT in Standard C, Erstellen von APIs zur Bereitstellung der nötigen Daten (an Team 2).

2. Team – RIOT Anwendungsentwickler

Entwicklung der Anwendungs-Software mit dem IoT-Betriebssystem RIOT in Standard C, Nutzen von Standard-funktionalitäten eines Betriebssystems, Schwerpunkt Kommunikation zwischen mehreren Sensorknoten sowie zum Interface (Team 3) und zur Hardware (Team 1).

3. Team – Interface-Entwickler

Entwicklung von Web-/Handy-Oberflächen zur Bedienung und Visualisierung der Anwendung, Marketing und Verbreitung der Anwendung im Internet (Social Media etc.), Aufbau einer „Community“.

Internet of Things

http://riot-os.org/

Prof. Dr. Rainer Schoenen

Hochschule für Angewandte

Wissenschaften Hamburg

Hamburg University of Applied Sciences

May 2018Compulsory Project 2018 in English

for students of 6th and 7th semester of all specializations, traditionally Information Engineering

Smart Home+Grid+IoT User-in-the-loopIoT Radio network with sensors and actors

This Compulsory Project lets you implement IoT components like sensor nodes,actors, GUI nodes, temperature control loops, as well as front end software on agateway (RaspberryPi) with graphical visualization of data and authentication,authorization and accounting (AAA) functionality. You can also implement anAndroid app for controlling the whole system.Big goal of the project is a close-loop control system including the user=consumerinside the system, for the purpose of controlling=reducing demand in times ofsupply shortage or reducing demand in unfavourable locations or situations, orreducing demand in general for the purpose of a sustainable future. The lattergoal is in principal to use less resources overall and globally (worldwide) incontrast to the wasteful years of fossil fuel abundance. This must be broken downinto individual homes and offices. Thus we need UIL in the Smart Home.This project provides intensive experience in distributed and communicatingsystems, protocols, electronics design and radio transmission knowledge.Requirements are good programming skills in C/C++ (Android) or Java (Android).

The project work is usually in groups of two students and requires hardware andsoftware implementation. GIT is integrated.

UIL

Prof. Dr.-Ing. Günter Wüstehube Fakultät TI

Wahlpflicht-Projekt Physikalische, elektrotechnische und wirtschaftliche Aspekte

der Photovoltaik Vorlesungsteil: Die Studierenden werden mit folgenden Grundlagen der Photovoltaik bekannt gemacht und können in praktischen Laborübungen das Verhalten der Komponenten meßtechnisch nachvollziehen und kommentieren.

- PV-Anlagensysteme und PV-Anwendungen: Inselsysteme, netzgekoppelte Systeme - Sonnenstrahlung: die Sonne als Energiequelle, Verteilung der Sonneneinstrahlung,

direkte und diffuse Strahlung, Sonnenstand und Sonnenspektrum - Photovoltaischer Effekt und Funktion von Solarzellen: Funktionsprinzip einer

Solarzelle, Aufbau und Funktionsweise von Solarzellen, Zellarten - Elektrische Eigenschaften von Solarzellen: Ersatzschaltbilder, Zellenkenngrößen und

Solarzellenkennlinien, spektrale Empfindlichkeit - Bestandteile von PV-Anlagen: PV-Module, Wechselrichter, Akkumulatoren,

Laderegler - Planung und Auslegung von netzgekoppelten Anlagen - Planung und Auslegung von Inselanlagen - Wirtschaftlichkeit, Potenziale und ökologische Aspekte

Projektteil: Mit Hilfe einer kommerziellen Simulationssoftware erstellen die Studierenden Projekte einer netzgekoppelten und einer Inselanlage

Prinzip eines PV-Inselsystems