Modulhandbuch

Regelungssysteme I

Empf. Vorkenntnisse
  • Grundlagen Regelungstechnik
  • Signal- und Systemtheorie
Lehrform Vorlesung
Lernziele

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 Semester
SWS 4.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:60 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:120 h

  • Workload:180 h
Leistungspunkte und Noten

6 CP. Die Modulnote entspricht der Note der gemeinsamen mündlichen Prüfung.

ECTS 6.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Mündliche Prüfung (M)

Modulverantw.

Prof. Dr.-Ing. Jörg Fischer

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM;
Schwerpunkt Energie- und Automatisierungstechnik

Veranstaltungen Modellbildung und Systemidentifikation
Art Vorlesung
Nr. E+I2240
SWS 2.0
Lerninhalt

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

  • Einführung
    - Zweck der Modellbildung
    - Prinzipielle Möglichkeiten der Modellbildung
    - Begriffe: System, Dynamisches System, Modell
  • Mathematische Modelle dynamischer Systeme
    - parametrischer und nicht-parametrische Systeme
    - verteilt-parametrische und konztriert-parametrische Systeme
    - parametrische Modelle von LTI-Systemen mit konzentrierten Speichern
      zeitkontinuierlich: Eingang-Ausgangsdifferentialgleichung, Zustandstraummodell, Übertragungsfunktion
      zeitdiskret: Differenzengleichung und z-Übertragungsfunktion
  • Theoretische Modellbildung
    - Allgemeines Vorgehen
    - Verwendete Physikalische Gesetze, Bilanzgleichungen, Phänomenologische Gleichungen
    - Modellierung mechanischer Systeme (Translation und Rotation)
    - Modellierung elektrischer Systeme
    - Modellierung mechatronischer Systeme
    - Linearisierung nichtlinearer Modelle
  • 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

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


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