Dokument-Version: 4.001.03.2021pre

Fakultät Ingenieurwissenschaften

Masterstudiengang (EIM) - Elektrotechnik und Informationstechnik

Regelungstheorie und Numerische Methoden

Kennzahl 7310

Dozententeam

Pflichtmodul 7310

Prof. Dr.-Ing. Markus Krabbes
verantwortlich: Prof. Dr.-Ing. Hendrik Richter
Prof. Dr.-Ing. Jens Jäkel
Regelsemester Wintersemester 1. Semester (jährlich)
Leistungspunkte *) 10   (Wichtung der LP =10)
Unterrichtssprache Deutsch
Arbeitsaufwand Vorlesung-Präsenz: 77 h; Vorlesung-Nacharbeit: 102 h; (Regelungstheorie)Projekt-Präsenz: 14 h; Projekt-Vorarbeit: 70 h; (Numerische Methoden)Seminar-Präsenz: 7 h; Seminar-Vorarbeit: 30 h;
Voraussetzungen für die Teilnahme Kenntnisse/Fähigkeiten: Systemtheorie, Regelungstechnik, Simulationstechnik (Bachelor)/Beschreibung linearer Systeme im Zeit- und Frequenzbereich, Analytische Lösung von gewöhnlichen Differentialgleichungen.
Lernziel/ Kompetenz Ziel: Vermittlung von vertieftem und erweitertem Fachwissen in der Automatisierungstechnik und Mechatronik, besonders von Kenntnissen über mathematische Beschreibung, Analyse und Entwurf robuster, nichtlinearer und adaptiver Regelungssysteme./Methoden und Potenziale bei der Verwendung von Softwarewerkzeugen zur numerischen Berechnung und Simulation.

Fach- und methodische Kompetenz: Befähigung, spezialisierungsspezifische Modellierungs-, Berechnungs-, Entwurfs- und Testmethoden sowie Softwarewerkzeuge zu bewerten und weiter zu entwickeln. D.h. Beherrschung von Techniken und Verfahren der modernen Regelungstechnik; Lösung praxisbezogener Probleme der Regelungstechnik und Mechatronik durch robuste nichtlineare oder adaptive Regelungen./Implementierung systemtheoretischer Modelle in Simulationssystemen/Aus- und Bewertung von Simulationsergebnissen.

Einbindung in die Berufsvorbereitung: Robuste, nichtlineare und adaptive Regelungskonzepte sind wesentliche Bestandteile von komplexen automatisierungstechnischen Systemen. Kenntnisse über Analyse und Entwurf solcher Systeme sind notwendig für Automatisierungs-Ingenieure./Die Simulationstechnik ermöglicht als dritte Säule der Wissenschaft das Studium von Eigenschaften eines Originals bzw. Entwurfs anhand eines experimentierbaren Modells. Diese Vorgehensweise repräsentiert eine der Haupttätigkeiten des Ingenieurberufs in Forschung, Entwicklung und Schulung.
Inhalt 1. Regelungstheorie

Lineare Systeme mit Unbestimmtheiten, Signal- und Systemnormen; Robuste Stabilität und robuste Regelgüte; Robustheitsanalyse; Entwurf robuster Regelungen (loop shaping, H2/H infinity-Entwurf); On-line Parameterschätzung; Entwurf adaptiver Regelungen (Adaptivregelungen ohne u. mit Vergleichsmodell, Adaptivsteuerungen /Gain scheduling); Beschreibung und Phänomene nichtlinearer Systeme; Analyse des dynamischen Verhaltens nichtlinearer Systeme; Linearisierung; Ljapunovsche Stabilitätstheorie; Entwurf von Regelungen für nichtlineare Systeme;

2. Numerische Methoden

Einführung; Interpolation, Approximation; Diskrete harmonische Analyse; Numerische Integration; Lösung ODE, Ausblick PDE; Numerische Lösung linearer Gleichungssysteme; Nichtlineare Gleichungen und Systeme, Ausgleichsprobleme, Singulärwertzerlegung

Studien- und Prüfungsleistungen
Lehreinheiten SWS Prüfungsleistung Wichtung
V P S
Regelungstheorie 4 1 - PM 30 min 4.5
PJ 12 Wochen 2.5
Numerische Methoden 1.5 - 0.5 PK 90 min 3
Beide Teilprüfungen müssen bestanden sein.
Medienformen Tafel, Folien (Overhead/Beamer), Rechnerübung, Begleitliteratur, Vorlesungsskript
Literatur Slotine, Jean-Jacques E. und Li, Weiping: Applied nonlinear control;

Aström, K. Wittenmark, B.: Adaptive Control;

Stoer: Numerische Mathematik, 1994;

Zhou, K. Doyle, J.: Essentials of Robust Control;

Sastry, Shankar: Analysis, Stability and Control;

Doyle, J. et al: Feedback Control Theory;

Schwarz: Numerische Mathematik, 1993;

Preuss, Wenisch: Lehr- und Übungsbuch Numerische Mathematik,Fachbuchv. 2001;

Müller, K.: Robuste Regelungen;

Verwendbarkeit Das Modul ist im Masterstudiengang Elektrotechnik und Informationstechnik verwendbar.