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Wissenschaftliche Mitarbeiter

Dr.-Ing. Daniel Schauten – Wissenschaftlicher Mitarbeiter Foto von Dr.-Ing. Daniel Schauten

Telefon
(+49)231 755-4621

Adresse

TU Dortmund
Fakultät ET/IT Lehrstuhl RST
Gebäude IRF
Otto-Hahn-Str. 8
44227 Dortmund
Deutschland

Campus Adresse
Campus Nord
Gebäude IRF

Raum IRF 204

Tätigkeiten 

Übersicht

 

Promotionsthema

Evolutionäre Merkmalsselektion und Suchraumpartitionierung für die datenbasierte Fuzzy-Modellierung

Aus einer Menge von potenziellen Einflussgrößen für eine datenbasierte Fuzzy-Modellierung wird mit speziellen evolutionären Verfahren ein möglichst relevanter Satz von Einflussgrößen selektiert. Dabei wird zusätzlich die für eine Fuzzy-Modellierung erforderliche Granularisierung des Eingangsgrößenraumes den Daten optimal angepasst und bei der Relevanzbewertung berücksichtigt.
Durch Beschränkung auf die relevantesten Einflussgrößen sowie der Verwendung optimierter Fuzzy-Zugehörigkeitsfunktionen wird der Suchraum für die nachgeschaltete Fuzzy-Modellierung (z.B. mit dem Fuzzy-ROSA-Verfahren) reduziert und für eine effiziente Regelsuche optimal partitioniert. Die Komplexität der resultierenden Fuzzy-Systeme wird hierdurch deutlich reduziert. Dies manifestiert sich in einer deutlich verringerten Anzahl benötigter Regeln, wobei in den meisten Anwendungsfällen zudem auch noch eine deutliche Erhöhung der Modellgüte erzielt werden kann.

Industrielle Anwendungen:

  • Modellierung des Stornoverhaltens von Versicherungskunden
  • Brennraumdruckmodellierung von PKW-Dieselmotoren
  • Modellierung von Positionierfehlern eines Industrieroboters
  • Strömungskraftschätzung für ein Hydraulikventil
  • Kurzfristige Energiebedarfsprognose zur Kraftwerksführung
  • Modellierung von Prozessbedienern zur Adaption der Kraftwerksführung
  • Fuzzy-Kassifikator zur Qualitätskontrolle von Automatikgetrieben
  • Strukturelle Evolution von TSK-Fuzzy-Reglern zur Roboternavigation

 

Weitere Forschungsschwerpunkte

  • Methoden der Computational Intelligence (CI): Im Rahmen des SFB 531 "Design und Management komplexer technischer Prozesse und Systeme mit Methoden der Computational Intelligence" werden Fuzzy-Systeme, Neuronale Netze und Evolutionäre Algorithmen unter dem Begriff CI-Methoden zusammengefasst. Der Einsatz dieser Methoden in der Energietechnik war Schwerpunkt im C5-Projekt "Prototypische Anwendungen der Fuzzy-Modellierung zur Prozessführung und -überwachung in der Energietechnik".

  • Formulierung von Gütemaßen mit Fuzzy-Systemen zur Prozessbewertung
  • Strukturelle Evolution von TSK-Fuzzy-Reglern
  • Hardware-in-the-Loop-Optimierung von Regelungssystemen
  • Konzeption von Prozessleitsystemen zur Optimierung verteilter Prozesse

 

Industrieprojekte

  • Weiterentwicklung und Ergänzung eines bestehenden Kraftwerksführungssystems
    Im Rahmen einer Kooperation mit der damaligen VEW Energie AG wurde am Lehrstuhl für Elektrische Steuerung und Regelung eine Neukonzeption eines Kraftwerksführungssystems entwickelt. Gegenstand der letzten Arbeiten vor der Liberalisierung des Energiemarktes war die Weiterentwicklung und Ergänzung des Systems um neue Konzepte insbesondere im Zusammenhang mit den Aufgabenbereichen: 
          - kurzfristige Lastprognose
          - Prozessbewertung und darauf basierende Generierung von 
            Handlungsanweisungen
          - Optimierung von Strategieparametern

  • Optimierung der Lageregelung von Hydraulik-Ventilen
    Der Einzug der Feldbustechnologie in die Anwendungsfelder hydraulischer Proportional- und Regelventile führt zum Einsatz digitaler Lageregelungen der Ventilschieberposition und ermöglicht daher eine automatische Reglerparametrisierung.
    Die Optimierungsaufgabe ist allerdings schwierig, weil das hydraulische Ventil starke Nichtlinearitäten - z. B. aufgrund der Strombegrenzung, der Reibung und der magnetischen Hysterese - aufweist. Eine wesentliche Voraussetzung für die Parameteroptimierung war die Entwicklung eines Fuzzy-Gütemaßes zur Bewertung des dynamischen Verhaltens des Ventils bei unterschiedlichen Anregungen sowohl im Klein- als auch im Großsignalbereich, welches auf aus dem Regelungsverhalten abgeleiteten charakteristischen Kenngrößen basiert.
    Mit Hilfe des entworfenen Gütemaßes erfolgt eine automatisierte Optimierung der Reglerparameter des digitalen Lagereglers anhand des realen Hydraulikventils (Hardware-in-the-loop). Als Optimierungsalgorithmus wird aufgrund der großen Anzahl der Reglerparameter und der weitgehend unbekannten Gütelandschaft eine Evolutionsstrategie eingesetzt.

  • Automatisierte Prozessverfolgung in der Kraftfahrzeuglogistik durch Einsatz der UltraWideBand-Technologie zur Echtzeitortung

 

Studienfachberatung

Neben meiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik erfülle ich sämtliche Aufgaben der Studienfachberatung der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik.

Konferenzbeiträge und Vorträge

Erscheinungsjahr:

2010, 2008, 2007, 2006, 2005

2010

  • Walkenhorst, J., D. Schauten und T. Bertram: Evolutionäre Optimierung eines Funkortungssystems zur Effizienzsteigerung in der Kraftfahrzeuglogistik, VDI Automation 2010, 2010-06-15, Baden-Baden, Deutschland
    Juni 2010 BibTex

2008

  • Schauten, D. und T. Bertram: Automatisierte Prozessverfolgung in der Kraftfahrzeuglogistik durch Einsatz der UltraWideBand-Technologie zur Echtzeitortung, 3. DortmunderAutoTag, Dortmund
    September 2008

2007

  • Krettek, J., D. Schauten, F. Hoffmann und T. Bertram: Evolutionary Hardware-in-the-Loop Otpimization of a Controller for Cascaded Hydraulic Valves, IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM 2007). Zürich/Switzerland, 1-6.
    September 2007

2006

  • Krohling, R., D. Schauten und M. Sternke: Particle Swarm Optimization Applied to a Control System of a Hydraulic Valve, Proceedings of the IEEE Swarm Intelligence Symposium (SIS 2006), pp. 32-37, IEEE Computational Intelligence Society and IEEE Central Indiana Section
    2006

2005

  • Hoffmann, F. und D. Schauten: Strukturelle Evolution von Fuzzy-Reglern am Beispiel eines inversen Pendels, in R. Mikut and M. Reischl, Proceedings of the 15. Workshop Computational Intelligence, S.197-211
    November 2005
  • Krohling, R., M. Sternke, D. Schauten und F. Hoffmann: Partikel Schwarm Optimierung eines Regelungssystems für ein industrielles Hydraulikventil, in R. Mikut und M. Reischl, Tagungsband des 15. Workshop Computational Intelligence, S.227-240, VDI/VDE GMA--FA 5.14 und GI, Universitätsverlag Karlsruhe
    November 2005
  • Hoffmann, F. und D. Schauten: Augmentation of TSK Fuzzy Controllers by Evolutionary Optimization, Proceedings of the International Workshop of Genetic Fuzzy Systems (GFS 2005), Granada, Spain
    März 2005
  • Hoffmann, F. und D. Schauten: Strukturelle Evolution von Fuzzy-Reglern am Beispiel eines inversen Pendels, in R. Mikut and M. Reischl, Proceedings of the 15. Workshop Computational Intelligence, S.227-240
    2005

Zeitschriften- und Buchbeiträge

Erscheinungsjahr:

2007

2007

  • Hoffmann, F., D. Schauten und S. Hölemann: Incremental Evolutionary Design of TSK Fuzzy Controllers, IEEE Transactions on Fuzzy Systems, Vol. 15, No. 4, Seiten 563-577
    August 2007

Studien-/Diplomarbeiten / Bachelor-/Mastertheses

  • O. Sevindi:
    Konzeption eines Systems zur Prozessanalyse durch robuste Datenauswertung eines auf UWB-Technologie basierenden Echtzeit-Ortungssystems,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    April 2009.
    Betreuung: D. Schauten,T. Bertram
  • J. Walkenhorst:
    Evolutionäre Hardware-in-the-Loop-Optimierung der Parametrisierung eines Echtzeit-Ortungssystems zur robusten Ereignisidentifikation,
    Diplomarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Februar 2009.
    Betreuung: D. Schauten,G. Rudolph,T. Bertram
  • F. Limouzineau:
    Untersuchung unterschiedlicher datenbasierter Modellierungsverfahren am Beispiel der Modellierung des Absolutpositionierungsfehlers eines Industrieroboters,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    September 2008.
    Betreuung: R. Franke,D. Schauten,F. Hoffmann,T. Bertram
  • T. Breitenbach:
    Flachheitsbasierte Vorsteuerung und Regelung,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    September 2008.
    Betreuung: J. Krettek,D. Schauten,F. Hoffmann,T. Bertram
  • H. Dyckmanns:
    Analyse und Entwurf von Bewertungsverfahren zur robusten Optimierung eines Reglers für ein Hydraulikventil,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    September 2007.
    Betreuung: J. Krettek,D. Schauten,F. Hoffmann,T. Bertram
  • S. Kamga:
    Analyse und Vergleich von Partikelschwarmalgorithmen mit statischen und dynamischen Nachbarschaften,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Februar 2007.
    Betreuung: D. Schauten
  • M. Tenberg:
    Integration eines modellierten hydraulischen Hauptstufenventils zur kombinierten Hard- und Software-in-the-Loop-Optimierung kaskadierter Regelungssysteme,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    November 2006.
    Betreuung: D. Schauten
  • N. Szczepanski:
    Evolutionärer Hardware-in-the-loop-Entwurf von TSK-Fuzzy-Reglern am Beispiel eines inversen Rotationspendels,
    Diplomarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Mai 2006.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • A. Scheer:
    Modifikation der Gütebewertung der Lageregelung von Hydraulikventilen und multikriterielle Optimierung mit interaktiver Selektionsstrategie,
    Diplomarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Mai 2006.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • T. Schleginski:
    Bild- und lasergestützte Navigation von autonomen Robotern,
    Diplomarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    März 2006.
    Betreuung: T. Nierobisch,D. Schauten,F. Hoffmann
  • S. Hölemann:
    Fitnessprädiktion zur beschleunigten evolutionären Optimierung,
    Diplomarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    März 2006.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • W. Fischer:
    Prädiktive Kameraregelung zur Effizienzsteigerung bildbasierter Navigation,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Februar 2006.
    Betreuung: T. Nierobisch,D. Schauten,F. Hoffmann
  • J. Geldmacher:
    Robuste Identifikation eines hydraulischen Ventils mit evolutionären Algorithmen,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Februar 2006.
    Betreuung: D. Schauten,R. Krohling,F. Hoffmann
  • P. Vogel:
    Mechanischer Entwurf und Gangregelung eines pneumatischen Hexapoden,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Januar 2006.
    Betreuung: T. Nierobisch,D. Schauten,F. Hoffmann
  • T. Seyffahrt, C. Wagner:
    Koevolution von Fitnessmodellen in evolutionären Algorithmen,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    September 2005.
    Betreuung: D. Schauten
  • T. Seyffarth:
    Evolutionäre Optimierung einer simulierten bildbasierten Roboternavigationsregelung,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    September 2005.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • C. Wagner:
    Beschleunigung von evolutionären Optimierungen durch Fitnessschätzung,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    September 2005.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • F. Reuß:
    Empirische Herleitung eines Funktionsansatzes zur Weiterentwicklung von strukturvariablen Regelungsstrategien zur Lageregelung eines Hydraulikventils,
    Diplomarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    September 2005.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • K. Hoffmann:
    Evolutionäre Merkmalsselektion mit Optimierung der Suchraumpartitionierung für eine datenbasierte Fuzzy-Modellierung,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    September 2005.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • J. Krettek:
    Entwurf eines Andockverhaltens für einen mobilen Roboter mit Hilfe von Lager-Scan-Matching,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    August 2005.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • M. Rudermann:
    Entwicklung eines Verfahrens zur statischen Stabilitätsanalyse beim Roboter-Palettieren,
    Diplomarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Juli 2005.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • N. Szczepanski:
    Konzeption, Implementierung und Optimierung einer echtzeitfähigen Regelungsstruktur zur Stabilisierung eines inversen Rotationspendels,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Juli 2005.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • P. Kröger:
    Lernen durch Demonstration für Reinforcement Learning am Beispiel eines inversen Pendels,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Juni 2005.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • F. Josten:
    Verstärkendes Lernen und evolutionäre Adaption von Roboterverhalten,
    Diplomarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Juni 2005.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • T. Schleginski:
    Fuzzy-Koordination von Roboterverhalten,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    März 2005.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • D. Kubera:
    Detektion von Fahrzeugrückfronten durch ein Bayes’sches Netz,
    Diplomarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    März 2005.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • S. Hölemann:
    Sukzessive strukturelle Evolution eines TSK-Fuzzy-Reglers,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Januar 2005.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • I. Rambinintsoa:
    Modellierung eines hydraulisch vorgesteuerten Ventils zur automatisierten Ventilregleroptimierung,
    Diplomarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Oktober 2004.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • M. Mienkina:
    Supervised Feature-Generation of Anatomic Objects for Segmentation of 3D Medical Images,
    Diplomarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Oktober 2004.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • F. Reuß:
    Konzeption und Analyse von strukturvariablen Regelungsstrategien zur Positionierung eines hydraulischen Ventilschiebers,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    August 2004.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • K. Pilz:
    Phase Resetting Analyse, eine Methode zur Entmi-schungsoptimierung der Independent Component Analysis in der Magnetenzephalographie,
    Diplomarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Juli 2004.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • C. Sonntag:
    Regelungsrelevante Identifikation eines reaktiven Rektifikationsprozesses,
    Diplomarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Mai 2004.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • T. Nierobisch:
    Erscheinungsbasierte Objekterkennung und Lageschätzung für bildverarbeitende Systeme in der Robotik,
    Diplomarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    März 2004.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann
  • St. Poersch:
    Konzeption und Implementierung von Steuerungsalgorithmen zur robusten und exakten Stoßkopplung von Glasfasern,
    Studienarbeit am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik der Technischen Universität Dortmund,
    Februar 2004.
    Betreuung: D. Schauten,F. Hoffmann

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