Prof. Dr.-Ing Michels

Seit 2010: Leiter des Instituts für Automatisierungstechnik der Universität Bremen, Lehrstuhl für Systemdynamik und Regelungstechnik

2005 - 2010: Geschäftsführer der IKG-Fichtner Ingenieurberatung GmbH Ludwigshafen

2002 - 2005: Fichtner Ingenieurberatung GmbH Stuttgart: Beratung und Vertrieb im Bereich Kraftwerks- und Netzleittechnik

1999 - 2001: Siemens AG Erlangen: Projektleiter und Produktmanager für die Entwicklung eines Systems zur Überwachung unbemannter Gasförderanlagen

1997 - 1999: Siemens AG Erlangen: Entwicklungsingenieur im Bereich Kraftwerksleittechnik und Kraftwerkssimulation

1991 - 1997: Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Regelungstechnik der Technischen Universität Braunschweig (Prof. Leonhard)

1991 - 1997: Promotion mit dem Thema 'Stabilitätsanalyse und Selbsteinstellung von Fuzzy-Reglern‘ an der Technischen Universität Braunschweig

1991: Diplom in den Studiengängen Elektrotechnik und Informatik

1983 - 1991: Technische Universität Braunschweig Studium der Elektrotechnik und Informatik

1970 - 1982: Schulzeit in Bremerhaven, Abitur

Fachbücher:

• Kai Michels, Frank Klawonn, Rudolf Kruse, Andreas Nürnberger: Fuzzy Control (Fachbuch in Englisch), Springer-Verlag, Berlin 2006
• Kai Michels, Frank Klawonn, Rudolf Kruse, Andreas Nürnberger: Fuzzy-Regler (Fachbuch), Springer-Verlag, Berlin 2002

Aufsätze und Konferenzbeiträge:

• Marco Alferink, Lucas Reus, Lutz Hofmann, Kai Michels: Robust Model Predictive Control-Based Energy Management System for the Island Power System of Suðuroy, Faroe Islands, 63rd IEEE Conference on Decision and Control (CDC), Milan, 2024

• Kai Michels: Optimale Regelungen für verkoppelte Regelkreise aus Standardbausteinen, Konferenz für Elektro- und Leittechnik (KELI), Bonn, 2024

• Milos Simonović, Milan Banić, Dusan Stamenković, Marten Franke, Kai Michels, Ingo Schoolmann, Danijela Ristic-Durrant, Cristian Ulianov, Sergiu Dan-Stan, Alin Plesa, Marjan Dimec: „Towards the enhancement of rail sustainability: Demonstration of Solution for Holistic Approach to Obstacle Detection in Operational Railway Environment“, Sustainability. 2024 16(1):305

• Ricardo Bosold, Phillipp Hendrys, Kai Michels: „KI-basierte Regelungskonzepte für die thermische Abfallbehandlung“, vgbe Fachtagung Thermische Abfall-, Klärschlammbehandlung und Wirbelschichtfeuerungen (Hamburg), Dezember 2023

• Dennis Pierl; Leif Ampts; Sebastian Tück; Thomas Koziorowski; Kai Michels: „Optimal Control of Coffee Roasting Processes with Model Predictive Control“, 29th ASIC Conference on Coffee Science, September 2023, Hanoi (Vietnam)

• Ricardo Bosold, Phillipp Hendrys, Kai Michels: „Künstliche Intelligenz und Reinforcement Learning für die Regelung von Müllverbrennungsanlagen“, vgbe energy journal – früher VGB POWERTECH, Ausgabe 7-23

• Simon Fleischer, Kai Michels: Nachvollziehbare Regler statt Black Box Reglern, Kraftwerkstechnik 2023, Kraftwerkstechnisches Kolloquium Dresden 2023

• Marco Alferink, Lucas Reus, Farshid Goudarzi, Lutz Hofmann, Kai Michels: Optimization-Based Operation of Island Hybrid Power Systems: A Case Study in Suðuroy, Faroe Islands, 7th International Hybrid Power Plants & Systems Workshop 2023, Faroe Islands, 23 – 24 May 2023

• Dennis Pierl, Kai Vahldiek, Julia Koltermann, Bernd Rüger, Kai Michels, Frank Klawonn, Andreas Nürnberger: Exploiting Synergies of Data-Driven and Model-Based Approaches for Leakage Localization in District Heating Networks, 18th International Symposium on District Heating and Cooling 2023

• Tim Hogeback, Marian Sander, Kai Michels, Christian Nölker: Adaptiver Kennfeldregler für eine optimale Sollwertvorgabe, Energiewende in der Wasserwirtschaft, Sonderausgabe der Fachzeitschrift wwt wasserwirtschaft wassertechnik 2022, S. 34-36

• Oliver Feindt, Georg Käser, Michael Fischer, Karina Nold, Michael Sachsenhauser, Kai Michels: GEOmatic – Optimale Verteilung der Wärmeeinspeisung in Fernwärmenetzen, Euro Heat & Power 4-5 2022, S. 42-45

• Marten Franke, Vaishnavi Gopinath, Danijela Ristic-Durrant, Kai Michels: Object-level data augmentation for deep learning-based obstacle detection in railways, Applied Sciences, Computing and Artificial Intelligence, Computer Vision in Mechatronics Technology 2022

• Marten Franke, Danijela Ristic-Durrant, Kai Michels: Deep learning-based rail track detection, RAILCON 2022

• Marten Franke, Chaitra Reddy, Danijela Ristic-Durrant, Jehan Jayawardana, Kai Michels, Milan Banic, Milos Simonovic: Towards holistic autonomous obstacle detection in railways by complementing of on-board vision with UAV-based object localization, 2022 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), Kyoto, Japan

• Ricardo Bosold, Phillipp Hendrys, Kai Michels: Künstliche Intelligenz und Reinforcement Learning für die Regelung von Müllverbrennungsanlagen, Kraftwerkstechnik 2022, Kraftwerkstechnisches Kolloquium Dresden 2022

• Oliver Feindt, Michael Sachsenhauser, Karina Nold, Sebastian Dirner, Georg Käser, Michael Fischer, Kai Michels: Modellprädiktive Regelung für die optimale Verteilung der Wärmeeinspeisung in Fernwärmenetzen, Kraftwerkstechnik 2022, Kraftwerkstechnisches Kolloquium Dresden 2022

• Mohammad Mohammadzadeh Babr, Maryam Faghihabdolahi, Danijela Ristić-Durrant, Kai Michels: Deep Learning-Based Occlusion Handling of Overlapped Plants for Robotic Grasping, MDPI Open Access Journals, Special Issue "Computer Vision in Mechatronics Technology", 2022, https://www.mdpi.com/2076-3417/12/7/3655

• Phillipp Hendrys, Ricardo Bosold, Kai Michels: Reinforcement Learning für die Regelung von prozesstechnischen Anlagen, Konferenz für Elektro- und Leittechnik (KELI), Bremen, 2022

• Simon Fleischer, Kai Michels: Optimal PID controller structures for practical application, Konferenz für Elektro- und Leittechnik (KELI), Bremen, 2022

• Danijela Ristić-Durrant, Marten Franke, Ahmad Asghar, Darko Ojdanić, Aleksandar Miltenović, Kai Michels: Deep learning-based image features for industrial applications of visual identification and inspection, XV International Conference on Systems, Automatic Control and Measurements 2021, SAUM 2021 (http://saum.elfak.rs)

• Danijela Ristić-Durrant, Marten Franke, Kai Michels, Vlastimir Nikolić, Milan Banić, Miloš Simonović: Deep Learning-Based Obstacle Detection and Distance Estimation using Object Bounding Box, Facta Universitatis, Series: Automatic Control and Robotics Vol 20, No. 2 (2021), pp. 75-85
  https://doi.org/10.22190/FUACR210319006R

• Marten Franke, Vaishnavi Gopinath, Chaitra Reddy, Danijela Ristic-Durrant, Kai Michels: Bounding Box Dataset Augmentation for Long-range Object Distance Estimation, 2021 IEEE/CVF International Conference on Computer Vision Workshops (ICCVW), 2021, pp. 1669-1677,
  https://doi.org/10.1109/ICCVW54120.2021.00192.

• Kai Vahldiek, Julia Koltermann, Dennis Pierl, Bernd Rüger, Andreas Nürnberger, Kai Michels, Frank Klawonn: Leakage Localization in District Heating Networks Based on Real Network and Measurement Data, 17th International Symposium on District Heating and Cooling, DHC2021, 6–9 September 2021, Nottingham Trent University, United Kingdom

• Simon Fleischer, Kai Michels: Optimale PID-Reglerstrukturen für die praktische Anwendung, VGB-PowerTech, 2021

• Danijela Ristić-Durrant, Marten Franke, Kai Michels: A Review of Vision-Based On-Board Obstacle Detection and Distance Estimation in Railways, Sensors 2021 (21), 3452. https://doi.org/10.3390/s21103452

• Dennis Pierl, Kai Vahldiek, Julia Geißler, Bernd Rüger, Kai Michels, Frank Klawonn, Andreas Nürnberger: Online model- and data-based leakage localization in district heating networks – Impact of random measurement errors, IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, Toronto 2020

• Julia Geißler, Kai Vahldiek, Dennis Pierl, Bernd Rüger, Andreas Nürnberger, Frank Klawonn, Kai Michels: Modell- und datengestützte Echtzeitlokalisierung von Leckagen in Fernwärmenetzen anhand verrauschter Messdaten, Kraftwerkstechnisches Kolloquium Dresden 2020
• Sebastian Matzat, Kai Michels: Verbesserte Regelung eines brennstoffgeführten Kraftwerkes durch Prognosen mit Hilfe von künstlicher Intelligenz und Data Mining, Kraftwerkstechnik 2020, Kraftwerkstechnisches Kolloquium Dresden 2020

• Simon Fleischer, Kai Michels: Optimale PID-Reglerstrukturen durch strukturbegrenzten normoptimalen Reglerentwurf, Konferenz für Elektro- und Leittechnik (KELI), online, 2020

• Simon Fleischer, Kai Michels: Optimale PID-Reglerstrukturen durch strukturbegrenzten normoptimalen Reglerentwurf, Kraftwerkstechnik 2019,  Kraftwerkstechnisches Kolloquium Dresden 2019
• Bernd Rüger, Dennis Pierl, Marina Guber, Jun Yin, Michael Baur, Heinz Eberhard, Frank Klawonn, Kai Michels: Online Leakage Attribution to Exclusion Areas Prototype Application, 16^th International Symposium on District Heating and Cooling, 2018, Hamburg
• Kai Michels, Julian Niedermeier, Jan Siebenmarck:  Zustandsregler - manchmal muss es eben sein, VGB Power Tech (4), 2018
• Amir Zare, Kai Michels, Ludwig Rath-Maria, Markus Zimmermann: On the Design of Actuator and Control Systems in Early Stages of Development, chassis.tech plus 2017, München
• Claas Hohmann, Kai Michels, Christian Fielenbach: Lebensdauer- und Wirkungsgradsteigerung durch optimierte Einspritzkühlerregelung, Kraftwerkstechnisches Kolloquium Dresden 2016
• Claas Hohmann, Kai Michels, Christian Fielenbach: Lebensdauer- und Wirkungsgradsteigerung durch optimierte Einspritzkühlung, VGB Power Tech, 2016/08
• Claas Hohmann, Kai Michels, Christian Fielenbach: Lebensdauer- und Wirkungsgradsteigerung durch optimierte Einspritzkühlung, VGB-Konferenz „Dampferzeuger, Industrie- und Heizkraftwerke 2016“, Potsdam, Germany, 2016
• Ahmed El-Guindy, Friedrich Nickel, Kai Michels: Centralized multivariable feedback control of steam drums in combined cycle power plants, VGB Power Tech, 2015/4
• Dennis Pierl, Jochen Schüttler, Kai Michels: Leckageortung anhand eines analytischen Fernwärmenetzmodells, EuroHeat&Power, 10/2014, 18-21
• Ahmed Elguindy, Simon Rünzi, Kai Michels: Optimizing drum-boiler water level control performance - A practical approach, Proceedings ‘IEEE Multi-Conference on Systems and Control (MSC’14)’, Antibes, France 2014
• Dennis Pierl, Uwe Siebert, Kai Michels: Erfahrungsbericht mit einer übergeordneten Fuzzy-Regelung in der Kläranlage Bad Homburg, DWA-Fachtagung „Mess- und Regelungstechnik in abwassertechnischen Anlagen“, Fulda (2013)
• Kai Michels: T-S Control - The Link between Fuzzy Control and Classical Control Theory, Trends and Applications in Constructive Approximation, International Series of Numerical Mathematics 151 (2005)
• Kai Michels: HISS - A New Approach for Intelligent Supervision, 9. IFSA/NAFIPS 2001 Conference, Vancouve
• Kai Michels: HISS - The "Human" Supervision System, 8. IFAC HMS Symposium 2001, Kassel, Germany
• Kai Michels: HISS - das 'menschliche' Überwachungssystem, messtec & automation 5/2000 (2000)
• Ralph Bretschneider, Kai Michels: Simultane Simulation, Planung und Bau von Anlagen mit simulationsgestützten Modellen, Verfahrenstechnik 33/4 (1999)
• Kai Michels: Fuzzy-Regler?, Regelungstechnisches Kolloquium, Boppard 1998
• Kai Michels: Fuzzy Control for Electrical Drives?, Konferenzband 'EPE 97' (7th European Conference on Power Electronics and Applications), Trondheim 1997
• Kai Michels: Numerical Stability Analysis for Fuzzy and Neural Network Controller, Fuzzy Sets and Systems 89 (1997)
• Kai Michels, Rudolf Kruse: Numerical Stability Analysis for Fuzzy Control, International Journal of Approximate Reasoning 16 (1997)
• Kai Michels: A Model-Based Fuzzy Controller, Fuzzy Sets and Systems 85 (1997)
• Kai Michels, Hinrich Mielke: Fuzzy Model Adaptation for a Model-Based Fuzzy Controller, Konferenzband 'EUFIT 96', Aachen 1996
• Kai Michels, Hans-Georg Nitzke: Numerische Stabilitätsanalyse von Fuzzy-Reglern, Kon-ferenzband 'Fuzzy-Neuro-Systeme 95', Darmstadt 1995
• Kai Michels: A Control Algorithm Based on a Fuzzy Model, Konferenzband 'EUFIT 95', Aachen 1995
• Kai Michels: Ein modellbasierter Fuzzy-Regler, Konferenzband 'Fuzzy-Systeme 94', München 1994

Grundlagen der Regelungstechnik

Diese Vorlesung verfolgt zwei Ziele: Zum einen sollen die Grundlagen für alle weiteren regelungstechnischen Vorlesungen gelegt werden, zum anderen sollen die Zuhörer aber auch in die Lage versetzt werden, einfache regelungstechnische Probleme für Eingrößensysteme zu analysieren und entsprechende Regler zu entwerfen. Von daher beschäftigt sich diese Vorlesung zunächst mit den Grundlagen der Systemanalyse, also Blockschaltbildern, Bode-Diagrammen, Ortskurven und dem Nyquist-Kriterium zur Stabilitätsanalyse. Im zweiten Abschnitt der Vorlesung werden dann verschiedene einfache Regler vorgestellt und für beispielhafte Strecken deren Entwurf durchgeführt.

Regelungstheorie I

Diese Vorlesung beinhaltet die Einführung in die Zustandsdarstellung und Zustandsregelung zur Behandlung von Mehrgrößen-Systemen. Erläutert werden zunächst das Prinzip der Zustandsdarstellung mit ihren verschieden Normalformen sowie Begriffe wie Stabilität, Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit. Anschließend wird das Konzept einer Zustandsregelung behandelt, wobei auch auf die stationäre Genauigkeit und Beobachter eingegangen wird. Abschließend werden drei Entwurfsverfahren vorgestellt, und zwar das Polvorgabeverfahren, der LQR-Entwurf sowie die Entkopplung nach Falb-Wolovitch.

Regelungstheorie II

Abschließend zur Vorlesung Regelungstheorie I werden in dieser Vorlesung zunächst die Nullstellen von Systemen behandelt. Danach werden die Normen von Signalen und Systemen eingeführt, um dann anschließend mit dem Großteil der Vorlesung auf die Philosophie und den Entwurf von normoptimalen Regelungen einzugehen (H2 und H-Unendlich).

Nichtlineare Regelungen

Diese Vorlesung stellt eine Einführung in die Eigenschaften und Behandlung von nichtlinearen Systemen dar. Zunächst werden anhand von Regelkreisen mit Schaltern die Besonderheiten von nichtlinearen Systemen gegenüber linearen Systemen erläutert. Anschließend erfolgt eine Diskussion des Stabilitätsbegriffs für nichtlineare Systeme, gefolgt von einer Darstellung einiger Methoden zu ihrer Analyse, nämlich der direkten Methode von Ljapunov, der Methode der Beschreibungsfunktion, des Kreiskriteriums sowie der Hyperstabilitätstheorie. Abschließend werden Methoden des Reglerentwurfs behandelt, nämlich der Sliding-Mode-Regler sowie das Gain Scheduling.

Diskrete Regelungen

Diese Vorlesung besteht aus drei Teilen. Im ersten Teil, der in etwa die Hälfte der Vorlesung umfasst, werden diskrete Systeme behandelt. Die Zeitdiskretisierung kontinuierlicher Prozesse wird notwendig, sobald man die Regelung in einem Mikroprozessor mit nicht zu vernachlässigenden Abtastzeiten realisiert. Im zweiten Teil der Vorlesung wird eine kurze Einführung in das Konzept und die theoretischen Grundlagen von adaptiven Reglern gegeben. Im dritten Teil werden dann Fuzzy-Regler und Neuronale Netze behandelt.

Regelung in der Elektrischen Energieversorgung

Diese Vorlesung ist eine Einführung in das elektrische Energieversorgungssystem mit dem Netz auf der einen und den Kraftwerken auf der anderen Seite. Nach der grundlegenden Einführung werden Lösungen für die Regelung von Netzen und Kraftwerken vorgestellt und diskutiert.