Elektrotechnik / Informationstechnik Master

Neue Schwerpunkte ab Sommersemester 2024: Automatisierungstechnik & Elektromobilität sowie Embedded Systems & Kommunikationstechnik

Modulhandbuch

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Regelungssysteme I

Empfohlene Vorkenntnisse
  • Grundlagen Regelungstechnik
  • Signal- und Systemtheorie
Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Nach erfolgreichem Abschluss dieses Moduls...

  • kennen die Studierenden die wichtigsten parametrische und nichtparametrische linearen Modelle zur Beschreibung dynamischer Systeme im Zeit- und Frequenzbereich. 
  • kennen die Stuiderenden die wesentlichen Vorgehensweisen und die unterschielichen Methoden der theoretischen und experimentellen Modellbildung.
  • können die Studierenden grundlegende physikalische Prinzipien anzuwenden, um mathematische Modelle für grundlegende mechanische, elektrische und meachtronische Systeme herleiten.
  • kennen die Studierenden die Vorgehensweise wie mathematische Modelle zur Simulation dynamischer Systeme mittels der Software MATLAB (Simulink) eingesetzt werden können.
  • kennen die Studierenden Verfahren zur Identifikation von Regelstreckenparametern und -strukturen.
  • kennen die Studierenden die wichtigsten Methoden zur Stabilitätsanalyse nichtlinearer Systeme.
  • kennen die Studierenden wichtige nichtlineare Reglerentwurfsverfahren im Zustandsraum und können diese anwenden.
  • kennen die Studierenden wichtige Regler-Adaptionsstrukturen im Kontext einer zweiten Rückführung.
  • kennen die Studierenden Vor- und Nachteile dieser zweiten Rückführung bezüglich der Stabilität einer Regelung.
  • können die Studierenden adaptive Regelalgorithmen anwenden.
Dauer 1
SWS 4.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 60h
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120h
Workload 180h
ECTS 6.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Die Modulnote entspricht der Note der gemeinsamen mündlichen Prüfung.

Empf. Semester 1
Haeufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM;
Schwerpunkt Energie- und Automatisierungstechnik

Veranstaltungen

Adaptive und nichtlineare Regelungssysteme

Art Vorlesung
Nr. E+I2241
SWS 2.0
Lerninhalt

- Introduction to non-linear control theory
- Equilibrium points and stability theory of Lyapunov
- Analysis and synthesis of non-linear control circuits in the state plain
- Nonlinear controllable canonical form
- Introduction to parameter adaptation in controllers: definitions and examples
Structures of adaptive control systems
Identification, decision-making process and modification
Method of controlled adaptation
Method of controlled adaptation with and without comparison model

Literatur

Fölliner, O., Nichtlineare Regelungen II, 3. Auflage, München, Wien, Oldenburg Verlag, 1980
Adamy, J., Nichtlineare Systeme und Regelungen, 2. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2014
Unbehauen, R., Regelungstechnik III, 7. Auflage, Vieweg+Teubner Verlag, 2011

Modellbildung und Systemidentifikation

Art Vorlesung
Nr. EMI2240
SWS 2.0
Lerninhalt

Die Vorlesung behandelt die Modellierung dynamischer Systeme mittels theoretischer und experimenteller Methoden. Behandelt werden u.a. folgende Themen:

Einführung
- Zweck der Modellbildung
- Prinzipielle Möglichkeiten der Modellbildung
- Begriffe: System, Dynamisches System, Modell

Mathematische Modelle  dynamischer Systeme
- Modelle für lineare/nichtlineare, kontinuierliche/zeitdiskrete SISO/MIMO-Systeme
- Linearisierung nichtlinearer Modelle

Theoretische Modellbildung
- Allgemeines Vorgehen
- Modellierung mechanischer Systeme (Translation und Rotation in 2D) mit Newton-Ansatz und Lagrange-Formalismus
- Modellierung elektrischer Systeme

Experimentelle Modellbildung
- Allgemeines Vorgehen
- Kennwertermittlung
- Fourier-Analyse
- Frequenzgangmessung
- Korellationsanalyse
- Parameterschätzverfahren (Least-Squares-Verfahren)

 

Literatur

Theoretische Modellbildung

[1] Franklin, Powell, Emami-Naeini,Feedback Controlof Dynamic Systems,7. Auflage,  Pearson, 2014

[2] M. Glöckler, Simulation mechatronischer Systeme,Springer Verlag, 2014

[3] J. Lunze, Regelungstechnik I, Springer Verlag, 11. Auflage 2016

[4] G. R. Fowles, G. L. Cassiday, Analytical Mechanics, Brooks/Cole Publishing, 2005


Experimentelle Modellbildung

[5] R. Isermann, M. Münchhof, Identification of Dynamic Systems, Springer Verlag, 2011

[6] C. Bohn, H. Unbehauen, Identifikation dynamischer Systeme, Springer Verlag, 2016

Nichtlineare und adaptive Regelungssysteme

Art Vorlesung
Nr. EMI2241
SWS 2.0
Lerninhalt

Beschreibung nichtlinearer Systeme im Zustandsraum

Stabilitätsanalyse mit der Direkten Methode von Ljapunow

Reglerentwurf mittels Ljapunow-Funktionen

Reglerentwurf mittels exakter Linearisierung

Strukturen adaptiver Regelungen

Konstruktion von Adaptionsalgorithmen

Parameteridentifikation mittels der Methode der kleinsten Quadrate

Literatur

Adamy, J., Nichtlineare Systeme und Regelungen, 3. Auflage, Berlin, Springer Vieweg, 2018

 

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