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Lehre

Sommersemester
Digitale Regelungstechnik
3 SWS ( 2 SWS Vorlesung + 1 SWS Übung)
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.
Dozent:
Dozent: Prof. Dr.-Ing.
Dr. h. c. Hubert Roth
Optimale und adaptive Regelungstechnik 3 SWS (2 SWS Vorlesung + 1 SWS Übung) Aufbauend auf der Vorlesung "Grundlagen der Regelungstechnik" und "Nichtlineare Regelungstechnik" werden nun 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 Pontriagin. Die dynamische Programmierung wird nach dem Verfahren von Bellmann gelehrt. In der adaptiven Regelung werden die Verfahren "Gain Scheduling", "Self Tuning", "Model Reference" vorgestellt. Dozent:
Dozent: Prof. Dr.-Ing.
Dr. h. c. Hubert Roth

Robotik II
(in Englisch)

4 SWS (2 SWS
Vorlesung,
1 SWS Übung,
1 SWS Praktikum)
Aufbauend auf den Grundlagen der Robotik aus der Veranstaltung "Robotik I" wird in dieser Veranstaltung eine Einführung in weiterführende Kapitel gegeben. Dabei wird eine Auswahl getroffen u.a. aus den Gebieten der Simulationssysteme und -techniken, mit denen das Verhalten eines Roboters gefahrlos in virtuellen Welten untersucht werden kann. In der mobilen Robotik werden die Themengebiete "Lokomotion", "Sensorik", "Simultaneous Localisation and Mapping" behandelt. Dozent:
Dozent: Prof. Dr.-Ing.
Dr. h. c. Hubert Roth
Einführung in die Regelungstechnik für Informatiker
4 SWS Im Modul „Grundlagen der Regelungstechnik“ 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.
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, die auch für Praktika genutzt werden.

Dozent:
Prof. Dr.-Ing. habil.
Michael Gerke
Zustandsraumtheorie  5 SWS Im Modul 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.

In diesem Modul werden regelungstechnische Simulationswerkzeuge unterstützend eingesetzt.
Dozent:
Prof. Dr.-Ing. habil.
Michael Gerke

 

Wintersemester 
Nichtlineare Regelungstechnik

4 SWS (2 SWS Vorlesung,
2 SWS Übung)

In der Realität kommen üblicherweise nicht-lineare System vor. Basierend auf den linearen Verfahren der Vorlesung "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. 
Dozent:
Dozent: Prof. Dr.-Ing.
Dr. h. c. Hubert Roth
Robotik I
(in Englisch)
3 SWS (2 SWS Vorlesung,
2 SWS Übung/
Praktikum)
Vorstellung von Industrierobotern als komplexe mechanische, regelungstechnische und informationstechnische Systeme, die nicht nur in der industriellen Fertigung, sondern auch in weiteren Bereichen (Serviceroboter, Medizinroboter) eingesetzt werden. Es werden die theoretischen Grundlagen behandelt, um die Kinematik und Dynamik von Manipulatoren zu beschreiben. Ebenso erfolgt eine Einführung in fundamentale Aspekte zur Trajektorienplanung und Regelung. Darauf aufbauend werden Technologie und Aufbau der wichtigsten Komponenten realer Robotersysteme vorgestellt. Dozent:
Dozent: Prof. Dr.-Ing.
Dr. h. c. Hubert Roth
Grundlagen der Regelungstechnik
3 SWS Im Modul „Grundlagen der Regelungstechnik“ 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.
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.
Dozent:
Prof. Dr.-Ing. habil.
Michael Gerke
Fundamentals of Control
(in Englisch)
4 SWS
Im Modul werden die Grundlagen der linearen Regelungstechnik (Kursteil: ‚Linear Control‘) im Frequenzbereich vermittelt sowie darauf aufbauend die Systembeschreibung im Zustandsraum (Zeitbereich) vorgestellt.
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.

Zur Systembeschreibung im Zustandsraum (Kursteil: ‚State Space Control‘) werden die mathematischen Grundlagen durch Differentialgleichungen vermittelt und die Normalformen eingeführt. Damit wird dann der Entwurf von Zustandsregelungen und deterministischen Beobachtern erläutert. Abschließend wird die Vorgehensweise zur Entkopplung von Mehrgrößensystemen erläutert.

Im Modul werden regelungstechnische Simulationswerkzeuge unterstützend eingesetzt.

Dozent:
Prof. Dr.-Ing. habil.
Michael Gerke