Durch die flexible und modulare Entwicklungsplattform ‚UltraZohm‘ können Berechnungen für KI-Algorithmen in der Leistungselektronik wesentlich schneller als bisher durchgeführt werden.

Durch die flexible und modulare Entwicklungsplattform ‚UltraZohm‘ können Berechnungen für KI-Algorithmen in der Leistungselektronik wesentlich schneller als bisher durchgeführt werden. Sebastian Wendel/TH Nürnberg

Dabei arbeiten die Technische Hochschule Nürnberg und ihre Projektpartner aus Industrie und Forschung an einer Entwicklungsplattform für modellprädiktive Regelung (MPC) sowie KI-basierte Regelungsverfahren in der Leistungselektronik. Diese Plattform soll es erlauben, „auf effiziente Weise neue Ansteuerverfahren auf Basis von MPC sowie KI zu entwickeln und gleichzeitig die Industrialisierung der entwickelten Lösungen zu vereinfachen“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Armin Dietz, Projektkoordinator vom Institut ELSYS. Denn vor allem die hohe Komplexität von modernen Regelungsverfahren stand deren Einsatz, besonders in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), noch im Weg. Die Plattform soll dieses Hemmnis abbauen und die Entwicklung innovativer Systeme in der Leistungselektronik sowie der elektrischen Antriebstechnik vorantreiben.

System-on-a-Module als Hardware-Basis

Komplexe Fertigungsanlagen werden künftig zunehmend durch intelligente Verfahren und Algorithmen gesteuert. Hierfür eignen sich KI-Methoden wie das Reinforcement Learning sowie die modellprädiktive Regelung (MPC). Diese Verfahren benötigen eine hohe Rechenleistung, die derzeit eingesetzte Prozessoren jedoch nicht leisten können. Hier setzt das Forschungsteam mit seiner flexiblen und modularen Entwicklungsplattform ‚UltraZohm‘ an. Die Hardware-Basis dafür bildet ein optimiertes System-on-a-Module des Projektpartners Trenz Electronic. Die Wissenschaftler untersuchen unter anderem Möglichkeiten, das System optimal zu nutzen, also die Berechnungen für KI-Algorithmen wesentlich schneller zu machen (Rechenleistung). Weitere Entwicklungsziele sind die Bereiche Modularität, Safety & Security und Usability. Das Forschungsteam setzt bereits während der Konzeptionierung auf ein modulares und skalierbares System, wodurch es die verfügbare Rechenleistung und die benötigten Schnittstellen der entsprechenden Anwendung flexibel anpassen kann.

Neben dem wissenschaftlichen Projektpartner sind auch drei Industrieunternehmen beteiligt: die Kübrich Ingenieursgesellschaft als Experte für Testsysteme, Trenz Electronic (System-on-a-Module) sowie die Afag als Spezialist in der Montageautomatisierung. Das Projekt wird im Rahmen der Leitinitiative ‚Vertrauenswürdige Elektronik‘ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung mit 1,63 Millionen Euro gefördert.