Modulhandbuch

Advanced Embedded Systems

Empf. Vorkenntnisse

Fortgeschrittene Kenntnisse in C und C++
Grundlagen Betriebssysteme
Optional: Rechnerarchitekturen

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele
  • Grundlegendes Verständnis der Funktionsweise eines Embedded Linux Systems vom Bootloader bis zur Applikation
  • Fähigkeit Embedded Linux zu verstehen, den Linux Kernel zu bauen und anzupassen.
  • Kernel- und Systemprogrammierung sicher beherrschen.
  • Umfangreiche grafische und parallele Anwendungen mittels Qt zu erstellen.
Dauer 1 Semester
SWS 6.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:90 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:120 h

  • Workload:210 h
Leistungspunkte und Noten

7 CP

ECTS 7.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Klausur (K60) und erfolgreiche Laborteilnahme

Modulverantw.

Prof. Dr.-Ing. Daniel Fischer

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM; Vertiefungsmodul

Veranstaltungen Embedded Linux
Art Vorlesung
Nr. E+I2243
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Definition Embedded Linux
  • Lebenszyklus eines Embedded Linux-Systems (Entwurf, Entwicklung, Deployment/Inverkehrbringung, Produktpflege)
  • Konzept der Bootloader
  • Root-Dateisystem, Inhalt und Erstellung
  • Buildsysteme für das RootFS (Yocto, Buildroot, Elbe, ...)
  • Linux Kernel
  • Kerneltreiber
  • Init-System
  • Applikationsentwicklung und Cross-Compilierung
  • Debugging und Fehlersuche
  • Deployment
  • Produktpflege und Softwareupdates im Feld
Literatur

Yaghmour, K., Building Embedded Linux Systems, O'Reilly Verlag, 2. Auflage, 2008
Bovet, D, P., Cesati M., Understanding the Linux Kernel, O'Reilly Verlag, 3. Auflage, 2006
Corbet, J., Linux Device Drivers, O'Reilly Verlag, 3. Auflage, 2003

Labor Kernel- und Systemprogrammierung
Art Labor
Nr. E+I2244
SWS 2.0
Lerninhalt

•Bedienung eines Linux-Systems (Kommandozeile)
•Vertiefung des Verständnisses des Bootvorgangs
•Entwicklungsumgebung und Cross-Compilierung
•Linux Kernel konfigurieren und compilieren
•Treiberentwicklung im Linux Kernel
•Init-System SystemD
•Entwicklung von systemnahen Programmen
•Debugging/Fehlersuche

Literatur

Love, R., Linux System Programming, O'Reilly Verlag, 2. Auflage, 2013
Corbet, J., Linux Device Drivers, O'Reilly Verlag, 3. Auflage, 2003

Labor Anwendungsentwicklung
Art Labor
Nr. E+I2245
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Anwendungsentwicklung mit Qt und Qt Creator
  • Signal- und Slot-Prinzip
  • Qt Metaobject Language (QML)
  • Erstellung von grafischen Benutzerschnittstellen mit Qt
  • Parallelprogrammierung mit Multithreading
  • Test von Anwendungen mit Qt Test
  • Crosscompilierung
  • Nutzung von C++1x-Features bei Embedded Systems
Literatur

Symean Huang, Qt 5 Blueprints, Packt Publishing, 2015
Lee Zhi Eng, Qt 5 C++ GUI Programming, Packt Publishing, 2016
Lazar, G., Mastering Qt 5, Packt Publishing, 2016


Angewandte Forschung

Lehrform Labor/Studio
Dauer 1 bis 2 Semester
SWS 2.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:60 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:150 h

  • Workload:210 h
ECTS 7.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

benotete praktische Laborarbeit

Modulverantw.

Prof. Dr. Tobias Felhauer

Max. Teilnehmer 1
Empf. Semester EIM1 und/oder EIM2
Häufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM; Vertiefungsmodul

 

Veranstaltungen Labor angewandte Forschung
Art Labor
Nr. E+I2236
SWS 2.0
Lerninhalt

Im Rahmen dieses Labors arbeiten die Studierenden im Rahmen eines Teilprojekts in einem Forschungsprojekt mit. Sie werden während dieser Zeit vom Laborleiter angewiesen und betreut. Zum Abschluss ist ein Projektbericht zu erstellen, der benotet wird.

Literatur

Literatur wird ggf. vom Projektbetreuer projektindividuell angegeben


Bildverarbeitung

Empf. Vorkenntnisse

Mathematik I und II

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele
  • Neuere Konzepte der Digitalen Bildverarbeitung kennenlernen
  • Anwendbarkeit der digitalen Bildverarbeitung auf technische Problemstellungen einschätzen können
  • Bildverarbeitungsalgorithmen selbst implementieren können
  • Bildverarbeitungsalgorithmen und die visuelle Darstellung der digitalen Bilder in Anwendungen integrieren können
Dauer 1 Semester
SWS 6.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:90 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:120 h

  • Workload:210 h
Leistungspunkte und Noten

7 CP

ECTS 7.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Digitale Bildverarbeitung: Klausur (K60), Gewicht: 0,5

Zulassung zur Klausur: Erfolgreiche Laborteilnahme

Dreimidemsionale Bildverarbeitung:  Klausur (K60), Gewicht: 0,5 - Zulassungsvoraussetzung für Klausur: unbenotetes Referat

Modulverantw.

Prof. Dr. Hensel

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM; Vertiefungsmodul

Veranstaltungen Dreidimensionale Bildverarbeitung
Art Vorlesung/Seminar
Nr. E+I2230
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Analytische Geometrie zur Beschreibung des dreidimensionalen Raums, insbesondere rigide Transformationen und homogene Koordinaten
  • Quaternionen
  • OpenGL-Transformationen
  • Stereoskopie und Photogrammetrie: Kamera-Kalibrierung, Epipolargeometrie, Rektifizierung
  • Landmarken, oberflächen- und voxelbasierte Algorithmen zur Registrierung dreidimensionaler Bilddatensätze
  • Pixel-, voxel- und kantenbasierte Segmentieralgorithmen
  • Anwendung von Voronoi-Diagrammen und Delaunay-Triangulation in der dreidimensionalen Oberflächenrekonstruktion
  • Oberflächen- und Volumen-Rendering
  • Hough-Transformation, Distanz-Transformation
  • Wavelets
  • Splines
  • Ausgewählte Algorithmen der dreidimensionalen Bildverarbeitung (Marching Cubes Algorithmus und andere)

 

Literatur

Handels, H., Medizinische Bildverarbeitung - Bildanalyse, Mustererkennung und Visualisierung für die computergestützte ärztliche Diagnostik und Therapie, Vieweg+Teubner Verlag, 2. überarbeitete und erweiterte Auflage, 2009

Schreer, O., Stereoanalyse und Bildsynthese, Springer, 2005

Jähne, B., Digitale Bildverarbeitung, Springer, 7. neu bearbeitete Auflage, 2012

Gonzalez, R. C., Woods, R. E., Digital Image Processing, Addison Wesley, 3rd International edition, 2008

Dougherty, G., Digital Image Processing for Medical Applications, Springer, 2011

Demant, C., Streicher-Abel, B., Springhoff, A., Industrielle Bildverarbeitung, Springer, 3. Auflage, 2011

Digitale Bildverarbeitung mit Labor
Art Vorlesung/Labor
Nr. E+I2229
SWS 4.0
Lerninhalt

Vorlesung:
Bildmerkmale:

  • Ecken
  • Merkmalsdetektoren
  • Merkmalsdeskriptoren

Bildtransformationen:

  • Homogene Koordinaten
  • Affine und projektive Transformationen
  • Robuste Transformationsschätzung (RANSAC)

Elastischer BIldvergleich

  • Visuelle Odometrie und optischer Fluss nach Lucas-Kanade

Maschinelles Lernen in der Bildverarbeitung

  • Clustering/Segmentierung: k-means
  • Klassifikation Support-Vector-Machines

Deep Learning im maschinellen Sehen

  • Grundlagen tiefer neuronaler Netze in der Bildverarbeitung (convolutional neural networks CNNs)
  • Training und Trainingsdatensatzgewinnung
  • Objektklassifikation mit neuronalen Netzen
  • Objektdetektion und Segmentierung mit neuronalen Netzen


Labor:

  • Maschinelles Sehen mit Matlab
  • Merkmalsdetektoren: Robuste Linienerkennung mit der Houghtransformation
  • Bildmosaik: Bildtransformationen und skaleninvariante Merkmalsdetektoren
  • Visuelle Odometrie: Berührungslose Geschwindigkeitsbestimmung in Videosequenzen
  • Deep Learning: Objektklassifikation und -detektion
  • Deep Learning: Keras, Tensorflow und pythonbasierte Open-Source Verwendung
Literatur
  • Szeliski, R., Computer Vision: Algorithms and Applications; Springer, 2011, online pdf version: http://szeliski.org/Book/
  • Burger, Burge, Digital Image Processing - An algorithmic introduction, 3rd ed. Springer, 2015
  • Gonzalez, Digital Image Processing, 4th ed., Pearson, 2017
  • Goodfellow, Bengio, Courville, Deep Learning, MIT Press 2016, onlineversion: http://www.deeplearningbook.org/

Embedded und industrielle Netzwerke

Empf. Vorkenntnisse

Grundkenntnisse über Kommunikationsprotokolle

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele

Die Studenten erlangen einen vertieften Einblick in den internen Aufbau von Kommunikationsprotokollen. Auf diese Weise lernen sie auch die wichtigsten Entwurfsparadigmen kennen und sind auf diese Weise in der Lage, nicht nur das für die Anwendung optimale Kommunikationsprotokoll auszuwählen und einzusetzen, sondern auch, entsprechende Anpassungen und Erweiterungen selbst zu entwerfen.

Dauer 1 Semester
SWS 4.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:60 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:90 h

  • Workload:150 h
Leistungspunkte und Noten

5 CP. Die Modulnote entspricht der Note der Klausur K60. Das Labor ist unbenotet, muss aber bestanden werden.

ECTS 5.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Klausur K60 und erfolgreiche Laborteilnahme

Modulverantw.

Prof. Dr.-Ing. Axel Sikora

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM

Veranstaltungen Embedded und industrielle Netzwerke
Art Vorlesung
Nr. E+I2205
SWS 2.0
Lerninhalt

1) Einführung
1.1) Überblick, Anforderungen
1.2) Architekturen & Gliederungen
2) Algorithmen
2.1) Übertragungsmechanismen
2.2) Kanalzugriffsprotokolle
2.3) Routing-Algorithmen
2.4) Anwendungsprotokolle
2.5) Netzwerk-Synchronisation (Zeitsynchronisation, Stromsparalgorithmen)
2.6) Netzwerkmanagement (Planung, Simulation, Monitoring)
3) Protokollbeispiele
3.1) CAN & LIN
3.2) Ethernet & Industrial Ethernet
3.3) Profibus & Profinet
3.4) HART & Wireless HART
3.5) Embedded TCP/IP
3.6) Embedded Webanwendungen

 

Literatur

Schnell, G., Wiedemann, B., Bussysteme in der Automatisierungs- und Prozesstechnik: Grundlagen, Systeme und Trends der industriellen Kommunikation, Vieweg+Teubner Verlag, 2008

Bender, K., Profibus - Der Feldbus für die Automation, Carl Hanser Verlag, 1992

Pfeiffer, O., Ayre, A., Keydel, C., Embedded Networking with Can and Canopen, Copperhill Media Corporation, 2008

Shelby, Z., Bormann, C., 6LoWPAN: The Wireless Embedded Internet, John Wiley & Sons, 2009

Sikora, A., Technische Grundlagen der Rechnerkommunikation: Internet-Protokolle und Anwendungen, Carl Hanser Verlag, 2003

Labor Embedded und industrielle Netzwerke
Art Labor/Studio
Nr. E+I2206
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Praktische Nutzung von Schnittstellen an Embedded Systemen anhand ARM Cortex-M3 Plattform durch Parametrierung, Programmierung und Analyse der Netzwerkkommunikation
  • Messung von Kommunikationsparametern in industriellen Netzwerkprotokollen PROFINET und Real Time Ethernet
  • Verwendung von Anwendungsprotokoll HTTP über TCP/IP anhand eines Embedded Webservers

Laborversuche:

Teil 1: Embedded Netzwerke

  1. Serial Peripheral Interface (SPI)
  2. Local Interconnect Network (LIN)
  3. Controller Area Network (CAN)
  4. Embedded Socket Kommunikation mit TCP/IP
  5. Embedded Webserver Programmierung zur Nutzung von HTTP über TCP/IP

 

Teil 2: Industrielle Netzwerke

  1. PROFINET
  2. Real Time Ethernet

 

Literatur

Zimmermann, W., Schmidgall, R., Bussysteme in der Fahrzeugtechnik - Protokolle, Standards und Softwarearchitektur, 5. Auflage, Springer Vieweg, 2014

Lawrenz, W., Controller area network: CAN; Grundlagen, Design, Anwendungen, Testtechnik, VDE-Verlag, 2011

Bormann, A., Hilgenkamp, I., Industrielle Netze : Ethernet-Kommunikation für Automatisierungsanwendungen, Hüthig, 2006

Sikora, A., Technische Grundlagen der Rechnerkommunikation: Internet-Protokolle und Anwendungen, Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag

sowie einschlägige Datenblätter, die auf dem Entwicklungsserver bereitgestellt werden.


Funkkommunikation

Empf. Vorkenntnisse
  • Grundkenntnisse digitale Übertragungstechnik
  • Grundkenntnisse Funkübertragung
  • Grundkenntnisse Matrizenrechnung
Lehrform Vorlesung/Seminar/Labor
Lernziele
  • Sie erhalten fundierte Kenntnisse über die systemtheoretische Vorgehensweise bei der Analyse und beim Design moderner drahtloser Kommunikationssysteme
  • Sie verfügen über ein fundiertes Wissen über die Anwendung moderner Verfahren zur Funkkommunikation
  • Sie erhalten praktische Erfahrung bei der messtechnischen Analyse von drahtlosen Kommunikationsverbindungen und -systemen.
Dauer 1 Semester
SWS 6.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:90 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:120 h

  • Workload:210 h
Leistungspunkte und Noten

7 CP. Die Modulnote berechnet sich aus dem Mittelwert der Noten aus der Mündlichen Prüfung (M, ½), und dem benoteten Referat (RE, ½) . Das Labor ist unbenotet, muss aber bestanden werden.

ECTS 7.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Mündliche Prüfung (M, ½), benotetes Referat (RE, ½) und erfolgreiche Laborteilnahme

Modulverantw.

Prof. Dr.-Ing. Tobias Felhauer

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (WS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM,
Schwerpunkt Kommunikationsttechnik

Veranstaltungen Wireless Communications
Art Vorlesung/Seminar
Nr. E+I2224
SWS 4.0
Lerninhalt

1. Einführung
Historie; spez. technische Herausforderungen und Probleme bei der drahtlosen Kommunikation.

2. Charakterisierung des Funkkanals
Wichtige Eigenschaften und Kenngrößen von Funkkanälen; Ausbreitungsmodelle;
Link-Budget- Berechnungen;
Stochastische Modellierung, Simulation und Vermessung von Funkkanälen.

3. Techniken in drahtlosen Kommunikationssystemen
Digitale Modulationsverfahren und Detektionstechniken;
Diversitätstechniken; Entzerrertechniken;
Vielfachzugriffs- und Duplexverfahren;
MIMO-Architekturen; Spatial Multiplexing und Space-Time Coding (STC)

 

Literatur
  • Molisch, A.: Wireless Communications. John Wiley &Sons Ltd., IEEE Press. 2011.
  • Rohling, H.: OFDM: Concepts for Future Communication Systems. Springer Verlag, Berlin. 2011.
  • Larsson, E.; Stoica, P.: Space-Time Block Coding for Wireless Communications. Cambridge University Press. 2008.
  • Paulraj A; Nabar R.; Gore, D.: Introduction to Space-Time Wireless Communications. Cambridge University Press. 2003.
  • Proakis, J.G.: Digital Communications. McGraw-Hill International. 2008.
  • Stepping, C., Drahtlose Netze, Schlembach Fachverlag, 2005.

 

Labor Wireless Communications
Art Labor/Studio
Nr. E+I2225
SWS 2.0
Lerninhalt

Laborübungen:

Versuch 1: Kurzstreckenkommunikation nach dem Bluetooth Standard
Versuch 2: Analyse einer Kommunikationsverbindung nach dem ZigBee Standard
Versuch 3: Versorgungs- und Protokollanalyse im fho-publicnet Campus-WLAN der Hochschule Offenburg                 

Versuch 4: Messtechnische Analyse von digitalen Trägermodulationsverfahren

Versuch 5: Echtzeitortung mit Ultra-Wideband (UWB) Funksignalen

 

Literatur

Tse, D., Fundamentals of Wireless Communication, Cambridge, Cambridge University Press, 2005

Bensky, A., Short-Range Wireless Communication: Fundamentals of RF System Design and Application, Heinemann Verlag, 2004

Rech, J., Wirelss LANs, Heise-Verlag, München, 2004

 


Hochfrequenztechnik

Empf. Vorkenntnisse

Grundkenntnisse Hochfrequenztechnik (HF I)

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele
  • Beispiele für Hochfrequenz-Syteme wie Empfänger, Sender, Spektrumanalysator, Radar
  • Verstehen der Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen.
  • Berechnung des Rauschverhaltens von Hochfrequenzsystemen erlernen.
  • Kennenlernen und Entwerfen von Hochfrequenzschaltungen wie Mischer, Oszillatoren, Leistungsverstärkern und Kopplern.
Dauer 1 Semester
SWS 6.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:90 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:120 h

  • Workload:210 h
Leistungspunkte und Noten

7 CP. Die Modulnote entspricht der Note der mündlichen Prüfung. Das Labor ist unbenotet, muss aber bestanden werden.

ECTS 7.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Mündliche Prüfung (M) und erfolgreiche Laborteilnahme

Modulverantw.

Prof. Dr.-Ing. Lothar Schüssele

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (WS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM;
Schwerpunkt Kommunikationstechnik

Veranstaltungen Labor Hochfrequenztechnik II
Art Labor/Studio
Nr. E+I2221
SWS 2.0
Lerninhalt

Laborversuche:

1. Netzwerkanalyse von passiven Mikrowellenbauelementen
2. Schaltungssimulation mit Microwave Office
3. Nichtlinearität von Verstärkern und Verhalten von Mischern
4. Bestimmung der Rauschparameter von Mikrowellenkompontenten
5. Rechteckhohlleiter in der Mikrwowellentechnik
6. EMV-Messungen (Störspannungen und Abstrahlung)

Literatur

Hoffmann, M., Hochfrequenztechnik, Heidelberg, Springer Verlag, 1997

Heuermann, H., Hochfrequenztechnik, Wiesbaden, Vieweg Verlag, 2009

 

 

Hochfrequenztechnik II
Art Vorlesung
Nr. E+I2220
SWS 4.0
Lerninhalt

1. Antennen
2. Stabilität von Zweitoren
3. Rauschquellen und deren Beschreibung
4. Rauschen linearer Zweitore
5. HF-Oszillatoren
6. Mischer

Literatur

Hoffmann, M., Hochfrequenztechnik, Berlin, Heidelberg [u.a.], Springer Verlag, 1997

Heuermann, H., Hochfrequenztechnik, Wiesbaden, Vieweg Verlag, 2005


Höhere Mathematik

Empf. Vorkenntnisse

Grundkenntnisse in:

  • Differential- und Integralrechnung von einer und mehreren Variablen

  • Vektorrechnung,

  • Komplexe Zahlen

  • Fourierreihen

  • Lineare Algebra

Lehrform Vorlesung
Lernziele
  • Sie verfügen über ein vertieftes theoretisches und empirisches Wissens über die Höhere Mathematik
  • Sie kennen Sinn, Zweck und Grenzen numerische Verfahren
  • Sie können geeignete numerische Verfahren auswählen

 

Dauer 1 Semester
SWS 4.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:60 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:90 h

  • Workload:150 h
Leistungspunkte und Noten

5 CP

ECTS 5.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Klausur K120

Modulverantw.

Prof. Dr. Christoph Nachtigall

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengänge EIM und EI-BB

Veranstaltungen Höhere Mathematik
Art Vorlesung
Nr. E+I2201
SWS 2.0
Lerninhalt

Vektoranalysis
- Skalare Felder, Vektorfelder, Differentialoperatoren
- Vektorrechnung in Kugel- und Zylinderkoordinaten
- Differentialoperatoren in Kugel- und Zylinderkoordinaten
- Linien- und Oberflächen- und Volumenintegrale im Raum
- Die Integralsätze (Green, Gauß, Stokes)
- Die Maxwellschen Gleichungen und ihre physikalische Bedeutung
- Lösungen der Maxwellschen Gleichungen

 

Literatur

Vorlesungsscript
Hoffmann, A., Marx, B., Vogt, W., Mathematik für Ingeniere, Vol. 2. Pearson, 2008
Papula, L., Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Vol. 2. Vieweg, 2001
Papula, L., Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Vol. 3. Vieweg, 2008Weltner, K., Wiesner, H., et al., Mathematik für Physiker, Band 2. Springer, 2006

 

Numerische Methoden
Art Vorlesung
Nr. E+I2202
SWS 2.0
Lerninhalt

1 Grundbegriffe und prinzipielle Vorgehensweise

2 Numerische Differentiation und Integration
2.1 Numerische Differentiation
2.2 Numerische Integration

3 Nichtlineare Gleichungen mit einer unabhängigen Variablen
3.1 Aufgabenstellung
3.2 Bisektionsverfahren
3.3 Newton-Verfahren
3.4 Sekanten-Verfahren
3.5 Ausweitung des Konvergenzbereichs lokal konvergenter Verfahren
3.5.1 Gedämpftes Newton-Verfahren
3.5.2 Kombination von Verfahren
3.6 Nullstellenbestimmung von reellen Polynomen

4 Nichtlineare Gleichungen mit mehreren unabhängigen Variablen
4.1 Aufgabenstellung
4.2 Newton-Verfahren
4.3 Quasi-Newton-Verfahren

5 Minimumsuche bei Funktionen mit einer unabhängigen Variable
5.1 Aufgabenstellung und prinzipielle Vorgehensweise
5.2 Bisektionsverfahren
5.3 Newton-Verfahren

6 Minimumsuche bei Funktionen mit mehreren unabhängigen Variablen
6.1 Aufgabenstellung und prinzipielle Vorgehensweise
6.2 Gauß-Seidel-Verfahren
6.3 Rosenbrock-Verfahren
6.4 Suche in negativer Gradientenrichtung
6.5 Newton-Verfahren
6.6 Fletcher-Reeves-Verfahren
6.7 Quasi-Newton-Verfahren
6.8 Minimumsuche mit Nebenbedingungen
6.8.1 Verwendung von Lagrange-Faktoren
6.8.2 Verwendung von Straffunktionen
6.9 Methode der kleinsten Quadrate als Spezialfall einer mehrdimensionalen Minimumsuche
6.9.1 Direkte Lösung
6.9.2 Update-Gleichungen

7 Eigenwerte und Eigenvektoren einer Matrix
7.1 Aufgabenstellung
7.2 Grundlegende Zusammenhänge zwischen einer quadratischen Matrix und ihren Eigenwerten und Eigenvektoren
7.3 Eigenvektorberechnung
7.3.1 Direkte Methode
7.3.2 Potenzmethode
7.3.3 Inverse Potenzmethode
7.3.4 Deflationstechnik

8 Gewöhnliche Differentialgleichungen
8.1 Aufgabenstellung
8.2 Explizite numerische Integrationsverfahren
8.2.1 Euler-Verfahren
8.2.2 Modifiziertes Euler-Verfahren
8.2.3 Runge-Kutta-Verfahren
8.2.4 Schrittweitensteuerung
8.2.5 Mehrschrittverfahren
8.3 Numerische Stabilität von Einschrittverfahren

 

Literatur

Engeln-Müllges, G., Niederdrenk, K., Wodicka, R., Numerik-Algorithmen, Springer, 10. Auflage, 2011

 


Management für Ingenieure I

Empf. Vorkenntnisse

- Praxiserfahrungen im industriellen Umfeld ist hilfreich

Lehrform Vorlesung/Seminar
Lernziele

Die Teilnehmer vertiefen in diesem Modul überfachliche Qualifikationen, durch eigene Erfahrungen im Praxissemester des Bachelor-Studiengangs und durch eventuelle Praxistätigkeit zwischen Bachelor- und Masterstudium motiviert. Der Schwerpunkt liegt auf den Bereichen, die von Ingenieuren verlangt werden, die Führungspositionen übernehmen. Durch diese Seminare wird Ihre Persönlichkeitsentwicklung gefördert.

Dauer 2 Semester
SWS 4.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:60 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:90 h

  • Workload:150 h
Leistungspunkte und Noten

5 CP

ECTS 5.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Seminar Management: Referat RE (benotet)

Führungs- und Organisationslehre: Referat RE (unbenotet)

Modulverantw.

Prof. Dr.-Ing. Tobias Felhauer

Max. Teilnehmer 0
Empf. Semester 1-2
Häufigkeit jährlich (SS+WS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM; Pflichtmodul

Veranstaltungen Seminar Management
Art Vorlesung/Seminar
Nr. E+I2207
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Unternehmen und Management
  • Aufgaben und Ziele des Managements
  • Unternehmenskulturen
  • Kommunikation
  • interkulturelles Management
  • praktisches Management-Know How
  • do‘s und don’ts im Berufsleben
  • professionelles Verhalten

 

Literatur

Fisher, R., Ury, W., Getting to Yes: Negotiating an agreement without giving in, Cornerstone Digital, Kindle Edition, 2012

Hoffmann, H.-E., Schoper, Y.-G., Fitzsimons, C. J., Internationales Projektmanagement, Deutscher Taschenbuch Verlag, 2004

Blogs aus der ZEIT ONLINE zum Thema Karriere und Beruf

 

 

Führungs- und Organisationslehre
Art Vorlesung/Seminar
Nr. E+I2208
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Praktisches Know How zur Mitarbeiterführung
  • do‘s und don’ts der Führungsstile
  • Unternehmensorganisation
  • Aufbau- und Ablauforganisation
  • Matrixorganisation
  • Primär- und Sekundärorganisationen
  • Projektmanagement
  • Meetings
  • Gesprächsführung
  • Verhandlungen
  • Schutz vor Manipulationsmanövern
  • Körpersprache
  • Stressmanagement
  • Konfliktlösungstechniken

 

Literatur

Schulz, R., Toolbox zur Konfliktlösung, Stark Verlagsgesellschaft, 2012
Vahs, D., Organisation - Ein Lehr- und Managementbuch, 8. Auflage, Schäffer-Poeschel, 2012
Gorecki, P., Pautsch, P., Lean Management, 3. Auflage, Carl Hanser Verlag, 2013
Verzuh, E., The Fast Forward MBA in Project Management, 4. Auflage, John Wiley & Sons, 2011

 

 


Management für Ingenieure II

Empf. Vorkenntnisse

Keine Vorkenntnisse notwendig

Lehrform Vorlesung/Seminar
Lernziele

Die Teilnehmer erwerben in diesem Modul grundlegende Kenntnisse des deutschen Patentrechts, einschließlich des Arbeitnehmer-erfinderrechts, des europäischen Patentübereinkommens sowie des Patent Cooperation Treaty. Die Bedeutung der Absicherung von technischen Erfindungen für Unternehmen und die Rechte und Pflichten von Arbeitnehmern auf diesem Gebiet bilden einen Schwerpunkt des Seminars.

Dauer 2 Semester
SWS 3.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:45 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:105 h

  • Workload:150 h
Leistungspunkte und Noten

CP 5

ECTS 5.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Hausarbeit (HA), Anwesenheitspflicht

Modulverantw.

Susanne Schulz, B.A.

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM

Veranstaltungen Seminar Marketing
Art Seminar
Nr. E+I2209
SWS 1.0
Lerninhalt
  • Begriffliche Grundlagen und Wesensmerkmale des Marketing
  • Grundlagen zur Entwicklung eines Marketing Konzepts
  • Marketing Analyse
  • Marketing Strategie
  • Marketing Realisation
Literatur
  • Das Marketing-Konzept, Werner Gustav Alex, Verlag
  • Marketing, Heribert Meffert, Christoph Burmann, Manfred Kirchgeorg
  • Das Marketingkonzept im St. Galler Management-Modell, Thomas Bieger
Seminar Patentrecht
Art Seminar
Nr. E+I2242
SWS 1.0
Lerninhalt
  • Grundzüge des deutschen Patentrechts, des europäischen Patentübereinkommens und des Patent Cooperation Treaty
  • Grundzüge des deutschen Arbeitnehmererfinderrechts
  • Aufbau und Interpretation einer Patentanmeldung bzw. eines erteilten Patents
  • Anmeldestrategien
  • Grundzüge von Patentverletzungsverfahren
  • Grundlegende Inhalte von Patentlizenzverträgen
Literatur

Präsentationen, ausgewählte Patentschriften (werden vor dem Seminar bekanntgegeben)


WIPO Intellectual Property Handbook
http://www.wipo.int/about-ip/en/iprm/


Deutsches Patent- und Markenamt - Informationen zu Patenten
https://www.dpma.de/patente/


Europäisches Patentamt - Europäisches Patentsystem
https://www.epo.org/


Bartenbach, K., Patentlizenz- und Know-how-Vertrag, 7. Auflage, Verlag Dr. Otto Schmidt, 2013


Masterarbeit

Empf. Vorkenntnisse

Die Ausgabe der Master-Thesis erfolgt frühestens, wenn 85% der erreichbaren Credits in diesem Studiengang (ohne Berücksichtigung der Master-Thesis) erworben wurden.

Lehrform Wissenschaftl. Arbeit/Sem
Lernziele

Die Studierenden weisen die Fähigkeit nach, innerhalb einer vorgegebenen Frist eine Problemstellung aus dem Fachgebiet des Master-Studiengangs EIM selbständig nach wissenschaftlichen Methoden bearbeiten zu können. Dazu werden in Verbindung mit dem Seminar wissenschaftliches Arbeiten und Publizieren folgende Kompetenzen erworben:

• Formulierung einer wissenschaftlichen Vorgehensweise zur Bearbeitung der ausgewählten Aufgabenstellung

• Erheben, Analysieren und Bewerten von Informationen aus einschlägigen Informationsquellen (Veröffentlichungen, Bücher etc.) und Darstellung des Stands der Technik im Kontext der Aufgabenstellung

• Strukturierung des Themas

• Klare Darstellung der Ergebnisse,  Schlussfolgerungen und weiteren Empfehlungen.

• Erstellen einer wissenschaftlichen Veröffentlichung gemäß IEEE-Richtlinien.

• Erstellen einer abschließenden Präsentation der erzielten Ergebnisse

 

 

Dauer 1 Semester
SWS 2.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:30 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:870 h

  • Workload:900 h
Leistungspunkte und Noten

CP 30

ECTS 30.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Wissenschaftliche Arbeit (WA) und erfolgreiche Seminar-Teilnahme (KO)

Modulverantw.

Prof. Dr.-Ing. Tobias Felhauer

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM

Veranstaltungen Seminar wissenschaftliches Arbeiten und Publizieren
Art Seminar
Nr. E+I2211
SWS 2.0
Lerninhalt

Einführung in wissenschaftliches Arbeiten zur Unterstützung der Abschlussarbeiten:
- Auseinandersetzung mit gängigen Theorien, Konzepten und Denkansätzen
- Erkennen von wissenschaftlichem Forschungsbedarf und praktischer Relevanz
- Strukturierung des Themas
- Zielgerichtete Literaturrecherche und -verarbeitung

Literatur

Barley, Stephen R., When I write my Masterpiece: Thoughts on What Makes a Paper Interesting, Academy of Management Journal, Vol. 49, No. 1, 16-20, 2006

Master Thesis
Art Wissenschaftl. Arbeit/Seminar
Nr. E+I2210
Lerninhalt

Individuelle Themenstellung wird in vorgegebener Zeit selbständig
wissenschaftlich bearbeitet und dokumentiert

Literatur

Themenspezifisch


Mikroelektronik

Empf. Vorkenntnisse

Analoge und Digitale Schaltungstechnik, Halbleitertechnik, Elektrotechnik

Lehrform Vorlesung/Seminar
Lernziele

Die Teilnehmer versteht den Aufbau, die Fertigung, die Funktion und den Entwurf von mikroelektronischen integrierten Schaltungen (VLSI-Schaltkreise) mit modernen IC-Entwurfssystemen. Sie besitzen die Fähigkeit zur Beurteilung der Integrierbarkeit von digitalen- und analogen Schaltungen, sowie die Fähigkeit zum Umgang mit komplexen Programmen zur Simulation und zum Entwurf von integrierten Schaltungen, und sie beherrschen die Begriffe und Verfahren in Verbindung mit Anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC).

Nach Abschluss der Vorlesung:  Befähigung für den Beruf des ASIC-Designers

 

Dauer 1 Semester
SWS 8.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:120 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:90 h

  • Workload:210 h
ECTS 7.0
Modulverantw.

Prof. Dr.-Ing. Elke Mackensen

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Vertiefungsmodul im Master-Studiengang EIM

Veranstaltungen Seminar VLSI-Design
Art Seminar
Nr. E+I2246
SWS 4.0
Lerninhalt

Das Seminar vermittelt sowohl die Theorie als auch die Praxis für den Entwurf und die Fertigungen von hochintegrierten Schaltkreisen bzw. VLSI-Systemen (VLSI = Very Large Scale Integration).

Theoretische Lehrinhalte:
1. Einführung in die Mikroelektronik und das VLSI-Design
2. Entwurfsprozess von VLSI-Schaltungen
3. Wiederholung der physikalischen Grundlagen der Halbleitertechnik
4. Fertigungstechnologien Integrierter Schaltungen
5. Standardprozesse der IC-Fertigung
6. Entwurf von CMOS-Schaltungen (analog, als auch digital)

Praktische Lehrinhalte (projektorientiert):
Entwurf eines kleinen Mixed-Signal-ICs (d.h. einer gemischten analogen und digitalen Integrierten Schaltung). Angefangen von dem Schaltplan-Entwurf des Analogteils und der VHDL-Modellierung des Digitalteils über die Simulation der einzelnen Schaltungsteilen und des Gesamtsystems bis hin zur Layouterstellung des Mixed-Signal-ICs und der Erzeugung von Fertigungsdaten. Zum Einsatz kommen moderne CAE-Tools, die in der Industrie für den Entwurf Integrierter Schaltkreise weit verbreitet sind (Cadence Virtuoso, Synopsys, Mentor HDL Designer usw.)

Literatur
  • Cordes, K.-H.; Waag, A.; Heuck, N., Integrierte Schaltungen, Grundlagen - Prozesse - Design - Layout, München, Pearson Studium, 2011, ISBN 978-3-86894-011-4
  • Albers, J., Grundlagen integrierter Schaltungen, Bauelemente und Mikrostrukturierung, 2. Auflage, München, Carl Hanser Verlag, 2010, ISBN 978-3-446-42232-2 (ebook)
  • Hoffmann, K., Systemintegration, Vom Transistor zur großintegrierten Schaltung. 3. Auflage, München, Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH, 2011, ISBN 978-3-486-70681-9 (ebook)
  • Jansen, D., Handbuch der Electronic Design Automation, München, Wien, Carl Hanser Verlag, 2001, ISBN 3-446-21288-4
  • Baker, R. J., CMOS: Cicuit Design, Layout and Simulation, Third Edition, Wiley, IEEE Press 2010, ISBN978-0-470-88132-3
  • Uyemura, J. P., CMOS Logic Circuit Design, Kluwer Academic Publishers, 2001, ISBN: 0-7923-8452-0
  • Rabaey, J. M., Digital Integrated Circuits - A Design Perspective, Prentice Hall, 2ndEdition
  • Weste, N. H. E., Harris, D. M.: CMOS VLSI Design A Circuits and Systems Perspective Fourth Edition, Addison Wesley 2011ISBN 10: 0-321-54774-8
  • Razavi, B., Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGraw Hill, ISBN 0 - 07 - 118839 - 8
  • Allen, P. E., Holberg, D. R.: CMOS Analog Circuit Design, Oxford press, 2002, ISBN 0 - 19 - 511644 - 5
  • Gray, P.,.Hurst, P. J, Lewis S. H. , Meyer, R., Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, Fifth Edition, John Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-24599-6  
  • Carusone, T. C, Johns, D. A., Kenneth W. M., Analog Integrated Circuit Design, Second Edition, Wiley, 2012, ISBN 978-0-470-77010-8
VLSI-Design
Art Vorlesung
Nr. E+I2234
SWS 4.0
Lerninhalt
  • Einführung in die Mikroelektronik und das VLSI-Design
  • Entwurfsprozess von VLSI-Schaltungen
  • Weiderholung Physikalische Grundlagen Halbleitertechnik
  • Fertigungstechnologien Integrierter Schaltungen
  • Standardprozesse der IC-Fertigungam Beispiel des LOCOS-Prozesses
  • Entwurf von integrierten CMOS-Schaltungen (analog als auch digital)
Literatur

Cordes, K.-H., Waag, A., Heuck, N., Integrierte Schaltungen, Grundlagen - Prozesse - Design - Layout, München, Pearson Studium, 2011
Albers, J., Grundlagen integrierter Schaltungen, Bauelemente und Mikrostrukturierung, 2. Auflage, München, Carl Hanser Verlag, 2010
Hoffmann, K., Systemintegration, Vom Transistor zur großintegrierten Schaltung, 3. Auflage, München, Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH, 2011
Jansen, D., Handbuch der Electronic Design Automation, München, Wien, Carl Hanser Verlag, 2001


Mikrowellentechnik

Empf. Vorkenntnisse

Grundkenntnisse über:

  • Differentialgleichungen
  • Integralrechnung
  • Vektor-Analysis
  • Statische elektrische und magnetische Felder
Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele
  • Sie verstehen die Kernaussagen der Maxwellschen Gleichungen und können diese auf einfache elektrodynamische Fälle anwenden.
  • Sie kennen die Eigenschaften ebener Wellen.
  • Sie können die Beschreibung geführter Wellen mit dem Modenkonzept auf beliebige Wellenleiter anwenden und kennen die Eigenschaften wichtiger Wellenleiter-Strukturen.
  • Sie lernen die Berechnung der Eigenschaften passiver mikrowellentechnischer Systeme
Dauer 1 Semester
SWS 6.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:90 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:120 h

  • Workload:210 h
Leistungspunkte und Noten

7 CP. Die Modulnote entspricht der Note der schriftlichen Prüfung K90. Das Labor ist unbenotet, muss aber bestanden werden.

ECTS 7.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Klausur (K90) und erfolgreiche Laborteilnahme

Modulverantw.

Prof. Dr.-Ing. Andreas Christ

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM;
Schwerpunkt Kommunikationstechnik

Veranstaltungen Guided Wave Theory
Art Vorlesung
Nr. E+I411
SWS 4.0
Lerninhalt

Maxwell’s equations: general forms, cause-effect-relations, continuity relation, time harmonic fields

Wave concept: uniform plane waves, propagation and energy flux, skin effect

Boundary conditions

Transmission lines:

- Modes: concept and classification, orthogonality

- Properties of rectangular waveguides, other waveguide types and coaxial lines

Circuit theory for waveguide systems:

- Scattering matrix formulation

- Equivalent circuits

- Examples of passive devices

Literatur

Balanis, C. A., Advanced Engineering Electromagnetics, John Wiley&Sons, New York, 2012.

Ulaby, F. T., Fundamentals of Applied Electromagnetics, Pearson, 2014.

Fleisch, D., A Student's Guide to Maxwell's Equations, Cambridge University Press, 2008.

 

 

Labor Simulation elektrodynamischer Felder
Art Labor/Studio
Nr. E+I2223
SWS 2.0
Lerninhalt

Dreidimensionale feldnumerische Simulation passiver Mikrowellenstrukturen und Interpretation der Ergebnisse (Ausbreitungskoeffizienten, Streuparameter, dreidimensionale elektromagnetische Felder):

* Moden im Rechteckhohlleiter
* Mikrostreifenleitung
* Stift im Hohlleiter
* Blende
* Übergang Mikrostreifenleitung -- Hohlleiter
* Richtkoppler

Literatur

http://isign.fh-offenburg.de (Password wird in der Vorlesung bekannt gegeben oder auf Anfrage). Gast-Login möglich

Skript zur Vorlesung Guided Wave Theory

Theorie-Hintergrund Hohlleiter: z.B: Balanis, C. A., Advanced Engineering Electromagnetics, Wiley, 1998, S. 352 - 375.

 

 



Mobile und stationäre Elektroantriebe

Empf. Vorkenntnisse

Grundkenntnisse in Leistungselektronik und Regelungstechnik

Lehrform Vorlesung
Lernziele

Die Teilnehmer lernen die wichtigsten regelungstechnischen Modelle und das spezifische Verhalten der am weitesten verbreiteten Drehstrommaschinen kennen. Sie erlangen darüber hinaus einen Überblick über das Ineinandergreifen der verschiedenen Komponenten in hochdynamischen Antrieben und die Fähigkeit, dafür Regler auszulegen. Diese Kenntnisse und Fähigkeiten werden im Bereich der elektromobilen Anwendungen noch um die dortigen spezifischen Besonderheiten abgerundet. Die Teilnehmer sind anschließend in der Lage, die aktuellen Entwicklungen im Bereich der Elektromobilität nachzuvollziehen und sie ggf. selbst voranzubringen.

Dauer 1 Semester
SWS 4.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:60 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:90 h

  • Workload:150 h
Leistungspunkte und Noten

5 CP. Modulnote entspricht der Note der gemeinsamen mündlichen Prüfung M

ECTS 5.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Mündliche Prüfung (M)

Modulverantw.

Prof. Dr.-Ing. habil. Uwe Nuß

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (WS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM;
Schwerpunkt Energie- und Automatisierungstechnik

Veranstaltungen Regelung elektrischer Antriebe
Art Vorlesung
Nr. E+I2215
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Einführung von Raumzeigern und Raumzeigerdifferantialgleichungen
  • Transformation von Raumzeigern und Raumzeigerdifferentialgleichungen zwischen ortsfesten und rotierenden Koordinatensystemen
  • Beschreibung des dynamischen Verhaltens von permanentmagneterregten Synchronmaschinen
  • Polradorientierte Regelung von permanentmagneterregten Synchronmaschinen
  • Beschreibung des dynamischen Verhaltens von Asynchronmaschinen
  • Feldorientierte Regelung von Asynchronmaschinen
  • Detaillierter Strom- und Drehzahlreglerentwurf für Drehstromantriebe
Literatur

Nuß, U., Hochdynamische Regelung elektrischer Antriebe, Berlin, Offenbach, VDE-Verlag, 2010
Quang, N.P., Dittrich, J.-A., Vector Control of Three-Phase AC Machines, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2008
Schröder, D., Elektrische Antriebe - Regelung von Antriebssystemen, 4. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2015

Elektromobilität
Art Vorlesung
Nr. E+I2214
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Motivation für Elektromobilität sowie technische Herausforderungen
  • Hybride und elektrische Antriebskonzepte
  • Antriebskomponenten von Elektro- und Hybridfahrzeugen (Verbrennungsmotor, Getriebe, Energiespeicher, Elektromotor, Leistungselektronik)
  • Betriebsstrategien für Elektro- und Hybridfahrzeuge
  • Ladeverfahren und -infrastruktur
  • Sicherheitsmechanismen in Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb
  • Ermittlung der Energieverbräuche und Betrachtung von Umweltaspekten
    Aktuelle und zu künftige Trends der Elektromobilität
Literatur

Kampker, A., Vallée, D., Schnettler A., Elektromobilität - Grundlagen einer Zukunftstechnologie, SpringerVieweg, 2013
Reif, K., Noreikat, K., Borgeest, K., Kraftfahrzeuge - Hybridantriebe, SpringerVieweg 2012

Wallentowitz, H., Freialdenhoven, A., Strategien zur Elektrifizierung des Antriebsstranges Technologien, Märkte und Implikationen, 2. Auflage, Vieweg + Teubner-Verlag, 2011
Hofmann, P., Hybridfahrzeuge - Ein alternatives Antriebskonzept für die Zukunft, Springer-Verlag, 2010
Naunin, D., Bartz, W., Wippler, E., Hybrid-, Batterie- und Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge Technik, Strukturen und Entwicklung, Expert-Verlag, 2006

 


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


Regelungssysteme II

Empf. Vorkenntnisse
  • Kenntnisse aus Modul "Signale, Systeme und Regelkreise"
  • Kenntnisse aus Vorlesung "Regelungstechnik II"
Lehrform Vorlesung
Lernziele
  • Sie lernen und verstehen Zustandsraummethoden als Werkzeug zum Entwurf von Regelungen
  • Sie eignen sich Verfahren zur Analyse und Synthese von zeitdiskreten Regelungssystemen an
  • Sie erwerben die Fähigkeit zur Übertragung bekannter zeitkontinuierlicher Reglerentwurfsverfahren auf zeitdiskrete Regelungssysteme
Dauer 1 Semester
SWS 4.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:60 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:90 h

  • Workload:150 h
Leistungspunkte und Noten

5 CP. Die Modulnote entspricht der Note der gemeinsamen schriftlichen Prüfung K120.

ECTS 5.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Klausur (K120)

Modulverantw.

Prof. Dr.-Ing. habil. Uwe Nuß

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (WS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM;
Schwerpunkt Energie- und Automatisierungstechnik

Veranstaltungen Zustandsraummethoden
Art Vorlesung
Nr. E+I2218
SWS 2.0
Lerninhalt

Einführung in die Zustandsraumdarstellung dynamischer Systeme:

  • Normalformen von Zustandsgleichungen
  • Allgemeine Lösung der zeitkontinuierlichen Zustandsgleichungen eines linearen, zeitinvarianten Systems
  • Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit
  • Entwurf von zeitkontinuierlichen Zustandsreglern
  • Entwurf von zeitkontinuierlichen Zustandsbeobachtern
  • Entwurf von zeitdiskreten Zustandsreglern und -beobachtern
Literatur

Föllinger, O., Regelungstechnik, 11. Auflage, Berlin, Offenbach, VDE Verlag, 2013
Lunze, J., Regelungstechnik 2, 8. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2014
Föllinger, O., Lineare Abtastsysteme, 4. Auflage, München, Wien, Oldenbourg Verlag, 1990

Zeitdiskrete Regelungen
Art Vorlesung
Nr. E+I2219
SWS 2.0
Lerninhalt

Kennzeichen zeitdiskreter Regelkreise
Mathematische Hilfsmittel zur Beschreibung des dynamischen Verhaltens zeitdiskreter Regelkreise
Beurteilung des Verhaltens zeitdiskreter Regelkreise mittels Analyse der Pole und Nullstellen der z-Übertragungsfunktion
Zeitdiskrete Reglerentwurfsverfahren im z-Bereich
Algebraische Stabilitätskriterien
Strukturelle Maßnahmen zur Verbesserung des Regelverhaltens von zeitdiskreten Regelkreisen
Maßnahmen bei Stellgrößenbegrenzungen

Literatur

Föllinger, O., Lineare Abtastsysteme, 4. Auflage, München, Wien, Oldenbourg Verlag, 1990
Lunze, J., Regelungstechnik 2, 8. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2014


Regenerative Energiesysteme

Empf. Vorkenntnisse

Grundkenntnisse in Leistungselektronik und Regelungstechnik

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele

Die Teilnehmer erlangen einen Überblick über die physikalischen und technischen Abläufe bei der Erzeugung elektrischer Energie insbesondere durch Photovoltaiksysteme und Windenergieanlagen sowie bei der Einspeisung regenerativ erzeugter Energie ins Netz. Die Teilnehmer sind anschließend in der Lage, Einspeiseanlagen zu konzipieren und dafür zu sorgen, dass sie die Netzanschlussbedingungen einhalten. An praktischen Übungen wird der erlernte Stoff gefestigt und veranschaulicht.

Dauer 1 Semester
SWS 4.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:60 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:90 h

  • Workload:150 h
Leistungspunkte und Noten

5 CP. Die Modulnote entspricht der Note der Klausur K60. Das Labor ist unbenotet, muss aber bestanden werden.

ECTS 5.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Klausur K60 und erfolgreiche Laborteilnahme

Modulverantw.

Prof. Dr. Michael Schmidt

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM;
Schwerpunkt Energie- und Automatisierungstechnik

Veranstaltungen Renewable Energy Systems
Art Vorlesung
Nr. E+I2238
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Aufbau und Funktionsweise von PV-Modulen
  • Aufbau und Funktionsweise von PV-Wechselrichtern
  • Regelung von netzgekoppelten und Insel-PV-Wechselrichtern
  • MPP-Tracking
  • Aufbau und Funktionsweise von Windenergieanlagen
  • Aufbau und Funktionsweise von Generator und Wechselrichter in Windenergieanlagen
  • Steuerstrategien für Windenergieanlagen
  • Grid Codes und Fault Ride Through
  • Netzstabilität und Netzausbau
Literatur

Quaschning, V., Regenerative Energiesysteme. Technologien - Berechnung - Simulation, 7. Auflage,
Hanser-Verlag, 2011

Mertens, K., Photovoltaik: Lehrbuch zu Grundlagen, Technologie und Praxis, Hanser-Verlag, 2011

Kaltschmitt, M., Streicher, W., Wiese, A., Erneuerbare Energien: Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte, 4. Auflage, Springer-Verlag, 2005

Lab Renewable Energy Systems
Art Labor/Studio
Nr. E+I2239
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Ausmessen von Kennlinien von PV-Modulen
  • Einspeisung von Wirk- und Blindstrom ins Netz
  • Versuche mit MPP-Trackern
  • Simulation des stationären und dynamische Verhaltens von Windenergieanlagen
  • Simulation des Netzeinspeiseverhaltens bei Fault Ride Through
Literatur

Quaschning, V., Regenerative Energiesysteme. Technologien - Berechnung - Simulation, 7. Auflage,
Hanser-Verlag, 2011

Mertens, K., Photovoltaik: Lehrbuch zu Grundlagen, Technologie und Praxis, Hanser-Verlag, 2011

Kaltschmitt, M., Streicher, W., Wiese, A., Erneuerbare Energien: Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte, 4. Auflage, Springer-Verlag, 2005


Signalverarbeitung

Empf. Vorkenntnisse
  • Kenntnisse von Lehrveranstaltungen aus dem Bereich „Signale und Systeme", insbesondere Beherrschung der Fourier- und der z-Transformation
  • Grundkenntnisse der digitalen Signalverarbeitung, wie z.B. aus der Vorlesung "Digitale Signalverarbeitung I" in Bachelor-Studiengängen der Fakultät E+I
  • Elementare Programmierkenntnisse
Lehrform Vorlesung
Lernziele
  • Sichere Beherrschung des Entwurfs und der Implementierung von digitalen Filtern
  • Fähigkeit zur Anpassung des Entwurfs an die Struktur bzw. Architektur der einzusetzenden Hardware und/oder des dafür vorgesehenen integrierten DSPs
  • Gespür für Einsatzmöglichkeiten von Multiratenfiltern und der damit verbundenen Reduzierung von erforderlichen Ressourcen und deren Rechenlast
Dauer 1 Semester
SWS 6.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:90 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:120 h

  • Workload:210 h
Leistungspunkte und Noten

7 CP. Die Modulnote ergibt sich aus dem gewichteten Mittel der Noten aus der Klausur Digitale Signalverarbeitung II (K90, Gewicht: 5/7) und der Klausur Multi-User Information Theory (K60, Gewicht: 2/7)

ECTS 7.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Digitale Signalverarbeitung II: Klausur (K90)
Multi-User Information Theory: Klausur K60

Modulverantw.

Prof. Dr.-Ing. Werner Reich

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengang EIM; Vertiefungsmodul

Veranstaltungen Digitale Signalverarbeitung II
Art Vorlesung
Nr. E+I2232
SWS 4.0
Lerninhalt

ENTWURF UND REALISIERUNG REKURSIVER (IIR-)FILTER
Filterentwurf:
- impulsinvariante, sprunginvariante, bilineare Transformation
Filterstrukturen:
- nichtkanonische, kanonische und transponierte Direktform
- Kaskadenform, Parallelform

DFT/FFT-ALGORITHMEN
Definition, Anwendung auf einfache Folgen
Interpretationsmöglichkeiten der Ergebnisse:
- abgetastete Version der FT bei zeitbegrenzten Signalen
- Fourier-Reihe bei periodischen Signalen
- Komplexe Mischer- und Filterbank

FFT-Algorithmen
- Zirkulare Faltung, Segmentierung, Overlap-Methoden

MULTIRATENVERARBEITUNG
Idealer zeitkontinuierlicher Abtastratenumsetzer
Dezimation:
- Beschreibung in Zeit- und Frequenzbereich
- Aliasing, kontrolliertes Aliasing
- mehrstufige Dezimation
- Ökonomische Realisierung von Dezimationsfiltern
- Kaskadierte MTAs.
Interpolation:
- Beschreibung in Zeit- und Frequenzbereich
- Unterdrückung von Spiegelkomponenten
- Ökonomische Realisierung von Interpolationsfiltern
- Konstante und lineare Interpolation als Spezialfall

ADAPTIVE FILTER
- Vektorielle Beschreibung
Einsatzfelder:
- Prädiktor, Systemidentifikation
- Entzerrung, Kompensation
Optimallösung im Sinne der Minimierung des MQF
LMS-Algorithmus:
- Stochastische Approximation
- Konvergenzbedingung

WAVELETS UND FILTERBÄNKE
- Haar Wavelets, Daubechies Wavelets
- Perfekte Rekonstruktion
- Polyphasenfilter
- Anwendungen

Literatur

Kammeyer, K.D., Kroschel, K., Digitale Signalverarbeitung, Filterung und Spektralanalyse mit MATLAB-Übungen, Vieweg+Teubner, 8. Auflage, 2012

Oppenheim, A. V., Schafer, R. W., Discrete-Time Signal Processing, Pearson Prentice Hall, 3rd edition, 2009

 

 

Multi-User Information Theory
Art Vorlesung
Nr. E+I2237
SWS 2.0
Lerninhalt

Entropy and Mutual Information

  • Entropy and redundancy
  • Source coding theorem
  • Conditional and joint entropy
  • Mutual information
  • Chain rules and data processing theorem

Channel Models and their Capacity

  • Channel coding theorem
  • Discrete memoryless channels: BSC, BEC
  • AWGN channel
  • Vector channels: OFDM and water-filling
  • Fading channels
  • AWGN channel with discrete input
  • Adaptive coding and modulation

Multiple Access and Broadcast Channels

  • Multiple access channel
  • Broadcast channel
  • Uplink-downlink duality

Network Coding

  • Canonical examples
  • Linear network coding
  • Physical-layer network coding

Applications

  • Link-to-system interface
  • Belief propagation
Literatur

Benedetto, S., Biglieri, E., Principles of Digital Transmission, Kluwer Academic, Plenum Publishers, 1999
Tse, D., Viswanath, P., Fundamentals of Wireless Communication, Cambrigde University Press, 2005
Höher, P., A., Grundlagen der Informationsübertragung, Springer-Vieweg, 2013
Goldsmith, A., Wireless Communications, Cambrigde University Press, 2005

 


Theoretische Elektrotechnik

Empf. Vorkenntnisse

Grundlagen der Elektrotechnik und der Mathematik (Vektorrechnung, Differentialrechnung, Integralrechnung)

Lehrform Vorlesung
Lernziele

Sie erlangen ein tieferes Verständnis über elektrische und magnetische Phänomene und die sie beschreibenden Größen.

Sie haben die innewohnenden elektrotechnischen Zusammenhänge verstanden und können diese erklären.

Sie können grundsätzliche Feldtypen berechnen.

 

Dauer 1 Semester
SWS 4.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:60 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:90 h

  • Workload:150 h
Leistungspunkte und Noten

5 CP

ECTS 5.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Mündliche Prüfung

Modulverantw.

Prof. Dr.-Ing. Andreas Christ

Max. Teilnehmer 0
Häufigkeit jedes Jahr (WS)
Verwendbarkeit

Master-Studiengänge EIM und EI-BB

Veranstaltungen Theoretische Elektrotechnik
Art Vorlesung
Nr. E+I2203
SWS 4.0
Lerninhalt

• Felder und deren mathematische Beschreibung
• Die grundlegende Phänomene der Elektrotechnik
• Maxwellgleichungen, Materialeigenschaften
• Statische Felder und deren Anwendungsfälle
• Stationäre Felder und deren Anwendungsfälle
• Langsam veränderliche Felder und deren Anwendungsfälle
• Schnell veränderliche Felder-Wellengleichung
• Numerische Methoden der Feldberechnung

Literatur

Henke, H., Elektromagnetische Felder - Theorie und Anwendung. Springer-Verlag, 4. Auflage, 2015, eBook: http://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-19746-8
Balanis, A. C., Advanced Engineering Electromagnetics, John Wiley & Sons, 2012
Fleisch, D., A Student's Guide to Maxwell's Equations, Cambridge University Press, 2009
Strassacker, G., Süße, R., Rotation, Divergenz und Gradient - Einführung in die elektromagnetische Feldtheorie, Springer, 2015
Gustrau, F., Angewandte Feldtheorie - Eine praxisnahe Einführung in die Theorie elektromagnetischer Felder, Carl Hanser Verlag München, 2018



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