H?here Regelungstechnik

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 13.0 vom 12.12.2022

11M0547

Advanced Control Theory

• Mechatronic Systems Engineering (M.Sc.)
• Informatik - Verteilte und Mobile Anwendungen (M.Sc.)

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Mechatronik und systemübergreifendes Arbeiten erfordern vertiefte theoretische Kenntnisse der Regelungstechnik als einer der Basiswissenschaften.

• 1. Lineare Mehrgr??ensysteme
• 2. Zustandsraum
• 3. Nichtlineare Systeme
• 4. Diskrete Systeme
  
  ----------------------------------------------------------------------Inhalt detailiert:
• 1. Lineare Mehrgr??ensysteme
  1.1 Einführung Beispiel 1.1.1: Mischstrecke Beispiel 1.1.2: W?rmetauscher
  1.2 Beschreibung im Frequenzbereich p-kanonische Strukturen Beispiel 1.2.1: Stand- und Durchflussregelung (V-Struktur)
  1.3 Stabilit?t
  1.4 Entkopplung
• 2. Zustandsraum
  2.1 Grundlagen Beispiel 2.1.2: aperiodisches PT2-System Bezeichnungen und Abkürzungen Beispiel 2.1.3: Gekoppeltes Pendel Beispiel 2.1.4: Lineares Mehrgr??ensystem. Druck-, Durchfluss- und Temperaturregelstrecke
  2.2 Normalformen
  2.2.1 Regelungs-Normalform (Steuerungsnormalform) und Beobachtungsnormalform
  2.2.2 Jordan-Normalform (Modalform) Beispiel 2.2.1 Mehrfache reelle Pole Komplexe Pole
  2.2.3 Transformation auf Jordanform Beispiel 2.2.3.1: Transformation auf Jordanform: Beispiel 2.3.3.2
  2.3.1 Transitionsmatrix
  2.3.2 Homogene L?sung durch Ansatz
  2.3.3 Inhomogene L?sung Beispiel 2.3.1 (Fortsetzung)
  2.3.4 Zustandsbeschreibung und ?bertragungsfunktionsmatrix Beispiel 2.3.2
  2.4 Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit
  2.4.1 Steuerbarkeit Beispiel 2.4.1:
  2.4.2 Beobachtbarkeit Beispiel aus Bild 2.4.2
  2.5 Regelkreissynthese
  2.5.1 Riccati Optimierung
  2.5.2 Polvorgabe bei Eingr??ensystemen
  2.5.3 Modale Regelung (Polvorgabe bei Mehrgr??ensystemen)
  2.5.4 Zustandsbeobachter
  2.5.5 Reduzierter Zustandsbeobachter
• 3. Nichtlineare und Totzeit behaftete Systeme 62
  3.1 Modellbasierte Regler
  3.1.1 Kompensationsregler
  3.1.2 Smith Pr?diktor
  3.1.3 Kaskadenregelung
  3.2 Reglerentwurf bei Stellgr?SSenbeschr?nkung
  3.2.1 Führungsverhalten
  3.2.2 Polfestlegung
  3.2.3 Betragsoptimum
  3.2.4 Anti Wind-Up
  3.4 Partielle Differenzialgleichungen
• 4. Diskrete Systeme
  4.1 Abtast-, Haltevorgang
  4.2 z-Transformation
  4.3 Rechenregeln und Korrespondenztabelle 82
  4.4 Diskrete ?bertragungsfunktion
  4.4.1 Exakte z-Transformation
  4.4.2 Approximierte z-Transformation
  4.5 Stabilit?t
  4.6 Diskrete Regler
  4.6.1 z-Pollage und Zeitbereich
  4.6.2 Reglerentwurf auf endliche Einstellzeit (Dead Beat) Beispiel 4.6.1: Literaturverzeichnis

Wissensverbreiterung
Die Studierenden erfassen die grunds?tzlichen wissenschaftlichen Ans?tze der Regelungstechnik. Sie sind in der Lage, wissenschaftliche Fachpublikationen zu verstehen und zu pr?sentieren. Sie k?nnen selbst?ndig regelungstechnische Problemstellungen analysieren und L?sungsvarianten diskutieren.
Wissensvertiefung
Die Studierenden verfügen über ein umfangreiches Wissen zur Regelung und mathematischen Beschreibung mechatronischer Systeme. Die Studierenden haben einen ?berblick über die Werkzeuge und Methoden der Regelungstechnik.
K?nnen - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden k?nnen regelungstechnische Problemstellungen beschreiben und L?sungsans?tze entwickeln.
K?nnen - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden k?nnen regelungstechnische Fragestellungen mechatronischer Systeme darstellen und pr?sentieren. Sie sind kompetente Gespr?chspartner bei Fragestellungen aus dem Gebiet der Regelungstechnik
K?nnen - systemische Kompetenz
Die Studierenden k?nnen regelungstechnische Analyse- und Synthese-Werkzeuge zur Optimierung mechatronischer Systeme einsetzen.

Vorlesungen, ?bungen, Rechnerpraktikum, Projektpr?sentationen.

Bachelor einer Ingenieur- oder Informatikrichtung. Grundlagenmodul Regelungstechnik. Solide Kenntnisse der angewandten Mathemnatik.

Liebler, Klaus Michael

Reike, Martin

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/1/ F?llinger, Otto; Konigorski, Ulrich; Lohmann, Boris; Roppenecker, Günter; Tr?chtler, Ansgar (2013): Regelungstechnik. Einführung in die Methoden und ihre Anwendung ; [aktualisierter Lehrbuch-Klassiker]. 11., v?llig neu bearb. Aufl. Berlin: VDE-Verl.

/2/ Unbehauen, Heinz (2007): Regelungstechnik II. Zustandsregelungen, digitale und nichtlineare Regelsysteme. 9., durchgesehene und korrigierte Auflage. Wiesbaden: Friedr. Vieweg & Sohn Verlag | GWV Fachverlage GmbH Wiesbaden (Studium Technik).

/3/ Dorf, Richard C.; Bishop, Robert H. (c 2011): Modern control systems. 12. ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall Pearson.

/4/ Angermann, Anne; Wohlfarth, Ulrich; Rau, Martin; Beuschel, Michael (2014): MATLAB - Simulink - Stateflow. Grundlagen, Toolboxen, Beispiele. München.

• Klausur 2-stündig
• Mündliche Prüfung

Prüfungsform nach Wahl des Prüfenden.

Teilnahme an der Lehrveranstaltung, den Rechnerpraktika im Labor. Nachweis über vertiefte Kenntnisse der blockorientierten Simulationswerkzeuge. Eigenst?ndiges Rechnen der ?bungsaufgaben.

1 Semester

Nur Wintersemester

Deutsch