Lehre

Das Modul „Regelungstechnik“ besteht aus 3 Modulelementen:
- Grundlagen der Regelungstechnik,
- Digitale Regelungstechnik, -Regelungstechnisches Labor,

Schwerpunkt der Vorlesung ist die Behandlung der digitalen Regelungssysteme. Untersucht werden Voraussetzungen und Entwurfsverfahren für digitale Regler. Die behandelten Methoden umfassen die z-Transformation, den quasi-kontinuierlichen Reglerentwurf, die Beschreibung des digitalen Regelkreises, klassische digitale Regler und Dead-Beat-Regler.
Im Rahmen der Studienleistung „Regelungstechnisches Labor“ wird im Modul eine Problemstellung aus dem Bereich der Regelungstechnik im Labor gruppenweise gelöst. Das Modul wird abgeschlossen mit einer schriftlichen Prüfungsleistung, welche die Modulelemente ‚Grundlagen der Regelungstechnik‘ und ‚Digitale Regelungstechnik‘ gemeinsam umfasst.

Studiengänge: B.Sc. Elektrotechnik

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Im Modul „Einführung in die Regelungstechnik für Informatiker“ werden die Zusammenhänge zwischen Signalen im Zeitbereich und im Frequenzbereich erläutert, um sie zur Behandlung von linearen zeitinvarianten Systemen in der Regelungstechnik zu nutzen.
Im Vordergrund steht dabei die Analyse von technischen Systemen im Frequenzbereich und die Synthese von geschlossenen Regelkreisen mit gängigen Regelalgorithmen. Der Reglerentwurf erfolgt dazu mit analytischen sowie graphischen Methoden wie dem Wurzelortsverfahren, der Nyquist-Ortskurve und dem Bode-Diagramm. Es werden auch einfache Optimierungsverfahren für Regelkreise vorgestellt.
Das Modul wird abgeschlossen mit einer schriftlichen Prüfungsleistung.

Studiengänge: B.Sc. Informatik

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In diesem Pflichtmodul des M.Sc. Elektrotechnik wird die Beschreibung dynamischer Systeme im Zeitbereich vorgestellt durch Aufstellen der zugehörigen Zustandsgleichungen in gängigen Normalformen. Dazu werden Lösungsverfahren durch Anwendung der Matrix-e-Funktion erläutert.
Darauf aufbauend wird die Berechnung und Synthese von Zustandsreglern durch Polplatzierung beschrieben sowie die Zustandsschätzung mittels deterministischer Beobachter eingeführt.
Nachfolgend wird die Theorie der Entkopplung von Mehrgrößensystemen und zugehörige Entwurfsverfahren vorgestellt. Zudem werden im Modul auch Beschreibungsmöglichkeiten für nichtlineare Systeme und deren Entkopplung skizziert.
Zudem beinhaltet das Modul Einblicke in die Theorie des LQ-Reglers sowie des KALMAN-Filters.
In diesem Modul werden regelungstechnische Simulationswerkzeuge unterstützend eingesetzt. Das Modul wird abgeschlossen mit einer mündlichen Prüfungsleistung.

Studiengänge: M.Sc. Elektrotechnik

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Im Modulelement „Laborpraktikum Programmierung“ wird ein fundiertes Verständnis und Kenntnisse über die praktische Umsetzung von verschiedenen Aspekten der Programmierung von Mikrocontrollern und der Steuerung von Antrieben vermittelt. Zudem wird erlernt verschiedene Sensoren auszulesen und diese mit selbstständig entwickelten Algorithmen auszuwerten. Die Studierenden sind nach Durchführung des „Laborpraktikums Programmierung“ in der Lage, verschiedenen Hardware-Komponenten mit Hilfe eigener Programmierelemente miteinander zu verknüpfen, zu steuern und regeln.
Die vorherige Teilnahme an der Lehrveranstaltung „Algorithmen und Datenstrukturen für Elektrotechniker“ ist inhaltliche Voraussetzung für dieses Laborpraktikum. Das Laborpraktikum beginnt mit einer kurzen Einleitung (Einführung in die Entwicklungsumgebung und Hardware, sowie die zu verwendenden Methoden). Danach beginnt gruppenbasierend die Umsetzung der vorgegebenen Aufgaben im Selbststudium. Der Arbeitsfortschritt wird in regelmäßigen Besprechungen mit den Betreuern diskutiert und dokumentiert. Das Laborpraktikum stellt eine Studienleistung im B.Sc.-Studiengang Elektrotechnik dar.

Studiengänge: B.Sc. Elektrotechnik

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In diesem fachgruppenübergreifenden Praktikum erhalten Studierende die erforderlichen Fachkompetenzen im Bereich der Automatisierungs- und Energietechnik auf Masterniveau und sie erwerben Methodenkompetenzen bei deren Anwendung.
Die Studierenden werden in die Lage versetzt komplexe Aufgabenstellungen aus dem Bereich der Automatisierungs- und Energietechnik zu analysieren und das in den Vorlesungen theoretisch Erlernte praktisch anzuwenden sowie geeignete Verfahren zum Test und zur Verifikation von Lösungen auszuwählen und anzuwenden.
Das Praktikum umfasst Laborversuche aus den Fachgruppen:
- Zuverlässigkeit technischer Systeme und elektrische Messtechnik, - Leistungselektronik und elektrische Antriebe, - Regelungstechnik und autonome Robotik (RST), und - Elektrische Maschinen, Antriebe und Steuerungen.
Das Laborpraktikum stellt eine Studienleistung im M.Sc.-Studiengang Elektrotechnik dar.

Studiengänge: M.Sc. Elektrotechnik

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Die fachlichen Inhalte der individuellen Seminararbeit aus den Bereichen Regelungstechnik, Automatisierungstechnik und Robotik werden mit den Dozenten abgestimmt. Sie sind gegenüber den angestrebten Methodenkompetenzen (Literaturrecherche und deren Zusammenfassung/Verdichtung) und Schlüsselqualifikationen (Vortragsvorbereitung und -Präsentation vor Publikum) sekundär und können ggf. einen angestrebten Schwerpunkt für Studien- und Abschlussarbeiten vorbereiten und ergänzen.
Das Seminar stellt eine Studienleistung im B.Sc.-Studiengang Elektrotechnik (FPO 2012) dar.

Studiengänge: B.Sc. Elektrotechnik (FPO 2012)

Advanced Control
(in Englisch)

Nur noch Prüfungen möglich.

Only exams possible.  

Dozenten:

Dr.-Ing. Peter Will,

Prof. Dr.-Ing. habil.
Michael Gerke

Zeitbereich und im Frequenzbereich erläutert, um sie zur Behandlung von linearen zeitinvarianten Systemen in der Regelungstechnik zu nutzen.
Im Vordergrund steht dabei die Analyse von technischen Systemen im Frequenzbereich und die Synthese von geschlossenen Regelkreisen mit gängigen Regelalgorithmen. Der Reglerentwurf erfolgt dazu mit analytischen sowie graphischen Methoden wie dem Wurzelortsverfahren, der Nyquist-Ortskurve und dem Bode-Diagramm. Es werden auch einfache Optimierungsverfahren für Regelkreise vorgestellt.
Zum Abschluss des Moduls wird ein kurzer Ausblick auf die Beschreibungsmethodik im Zustandsraum und zugehörige Lösungsverfahren mit Hilfe der Matrix-e-Funktion gegeben.
Im Modul werden regelungstechnische Simulationswerkzeuge unterstützend eingesetzt.
Im Rahmen der Studienleistung „Regelungstechnisches Labor“ wird im Modul eine Problemstellung aus dem Bereich der Regelungstechnik im Labor gruppenweise gelöst. Das Modul wird abgeschlossen mit einer schriftlichen Prüfungsleistung, welches die Modulelemente ‚Grundlagen der Regelungstechnik‘ und ‚Digitale Regelungstechnik‘ gemeinsam umfasst.

Studiengänge: B.Sc. Elektrotechnik

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Im hier vorgestellten Modulelement ‚Linear Control‘ werden die Grundlagen der linearen Regelungstechnik im Frequenzbereich vermittelt sowie darauf aufbauend in die Systembeschreibung im Zustandsraum (Zeitbereich) eingeführt.
Bei den Frequenzbereichsmethoden stehen die Beschreibung technischer Systeme durch lineare, zeitinvariante Übertragungsglieder im Vordergrund, sowie die zugehörige Reglersynthese mit gängigen Regelalgorithmen im geschlossenen Kreis. Zum Reglerentwurf werden das Wurzelortsverfahren, die Nyquist-Ortskurven und Bode-Diagramme eingesetzt.
Bei der nachfolgenden Systembeschreibung im Zustandsraum werden die mathematischen Grundlagen durch Differentialgleichungen vermittelt und die Normalformen eingeführt. Damit wird dann der Entwurf von Zustandsregelungen erläutert.
Im Modul ‚Linear Control‘ werden regelungstechnische Simulationswerkzeuge unterstützend eingesetzt. Laborversuche werden optional angeboten. Das Modulelement ‚Linear Control‘ wird abgeschlossen mit einer schriftlichen Prüfungsleistung.

Studiengänge: M.Sc. Mechatronics

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Das Modul ‚Mechatronic Systems‘ bietet zunächst einen Überblick über die Komponenten mechatronischer Systeme und stellt gängige mechatronische Anwendungen vor.
Es fokussiert anschließend auf stationäre Robotersysteme als exemplarische mechatronische Standardsysteme. Dazu werden Aspekte der Kinematik von starren Körpern und offenen kinematischen Ketten behandelt sowie die erforderlichen Koordinatentransformationen zur Beschreibung von Bewegungen im dreidimensionalen Arbeitsraum eines stationären Roboters.
Darauf aufbauend werden Verfahrung zur Herleitung dynamischer Modelle vorgestellt, so wie sie zur Regelung von Roboterbewegungen erforderlich sind.
Sodann geht das Modul auf die robotertypischen Antriebskonzepte ein und stellt die erforderliche Aktorik (Motoren und Getriebe) vor.
Der Regelkreis wird geschlossen durch die Darstellung der internen Sensorsysteme, welche benötigt werden zur Erfassung der aktuellen Positionen, Geschwindigkeiten und wirkenden Kräfte/Momente der Roboterachsen.
Die Vorlesung wird untermauert durch passende Übungsaufgaben zum Theorieteil.
Im Rahmen einer Studienleistung wird in diesem Modul eine Problemstellung aus dem Bereich der Robotertechnik im Labor gruppenweise gelöst.
Das Modul wird abgeschlossen mit einer schriftlichen Prüfungsleistung.

Studiengänge: M.Sc. Mechatronics, M.Sc. Elektrotechnik

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Das Modul ‚Optimale und adaptive Regelung linearer und nichtlinearer Systeme‘ des Master-Studienganges Elektrotechnik gibt einen Überblick zur Behandlung auch nichtlinearer Regelungssysteme und stellt Verfahren zu deren Regelung vor. Diese werden ergänzt um Betrachtungen zur adaptiven Regelung von Prozessen sowie zum Entwurf von optimalen Reglern.
In der Realität kommen üblicherweise nichtlineare System vor. Basierend auf den linearen Verfahren der Vorlesung im B.Sc.-Modulelement "Grundlagen der Regelungstechnik", werden hier komplexere nicht-lineare Systeme untersucht. Zunächst werden Systeme im Zustandsraum analysiert; anschließend werden in der Phasenebene Reglerentwurfsverfahren angeführt. Behandelte Verfahren sind die Methode der harmonischen Balance, Regelung mit 2- und 3- Punkt Kennlinien sowie Stabilitätsuntersuchungen nach Ljapunov und Popow.
Darauf aufbauend werden allgemeine Optimierungsverfahren in der Regelungstechnik untersucht. Behandelt werden Bewertungs- und Reglerentwurfskriterien. Wesentliche Methoden sind der Optimierungsansatz nach Lagrange, Lösungsmethoden von Euler, Lagrange und Hamilton sowie das Maximumprinzip von Pontryagin. Die dynamische Programmierung wird nach dem Verfahren von Bellmann gelehrt. In der adaptiven Regelung werden die Verfahren "Gain Scheduling", "Self Tuning", "Model Reference" vorgestellt.
Der Theorieteil des Moduls wird unterstützt durch passende Übungen und Simulationen.
Zum Modul gehören als Studienleistung Laborversuche zur nichtlinearen Regelungstechnik. Das Modul wird abgeschlossen mit einer Prüfungsleistung (schriftlich/mündlich nach Vorankündigung).
Hinweis: Vorlesung und Übung werden in diesem Modul on-line durchgeführt, das zugehörige Labor findet in Präsenz statt.

Studiengänge: M.Sc. Elektrotechnik

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Dozenten:

Prof. Dr.-Ing. Stephan Schmidt (Lehrbeauftragter)

Dr.-Ing. Nasser Gyagenda,

Dr.-Ing. Peter Will,

Dipl.-Ing. Peter Sahm

• Fahrverhalten, Fahrsicherheit, aktive und passive Systeme

• Eigenschaften von Reifen, Bremsvorgänge, Antiblockiersysteme (ABS), Antriebsschlupfregelung (ASR)

• Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)

• Automatische Bremsfunktionen (z. B. HHC), Elektrohydraulische Bremse (SBC), elektromechanische Bremse (EMB)

• Adaptive Fahrgeschwindigkeitsregelung (ACC)

• Spurhalte- und Spurwechselassistenten, Aktivlenkung

• Insassenschutzsysteme

• Einparkhilfe, Fahrzeugbeleuchtung

• KFZ-Informationssysteme, Navigation

• Automatisiertes Fahren

• Modellbildung in der Fahrzeugdynamik

• Simulationen zur Verifikation der Arbeitsweise von mehreren

Fahrerassistenzsystemen
Das Modul wird abgeschlossen mit einer schriftlichen Prüfungsleistung.

Studiengänge: M.Sc. Mechatronics, M.Sc. Elektrotechnik

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