Wintersemester 2023/24

Zielgruppe:

• Pflichtfach im Pflichtmodul ET-12 13 01 "Regelungstechnik" im 5. Fachsemester des Diplomstudienganges Elektrotechnik, Vertiefung Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik
• Pflichtfach im Pflichtmodul MT-12 13 01 "Regelungstechnik und Ereignisdiskrete Systeme" im 5. Fachsemester des Diplomstudienganges Mechatronik
• Pflichtfach im Pflichtmodul RES-H07 "Regelungstechnik" im 5. Fachsemester des Diplomstudienganges Regenerative Energiesysteme, ab JG 2011

Umfang und Durchführungstermine:

• V/Ü/P: 2/1/1 (Diplom ET), 2/1/0 (Diplom MT)
• Vorlesung ACHTUNG! NEUE ZEITEN!:
  • wöchentlich Dienstag, 4. DS (13:00 -14:30), Raum GÖR/226/H
  • gerade Wochen: Donnerstag, 5.DS (14:50 - 16:20), Raum SCH A101/H
• Übung ACHTUNG! NEUE ZEITEN!:
  • ungerade Wochen: Donnerstag, 5.DS (14:50 - 16:20), Raum SCH A101/H

Beginn

• Dienstag, 10.10.2023

Abschluss:

• Klausur (Dauer: 120 Minuten)

Lesender:

• Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl. Math. Klaus Röbenack

Einschreibung/ Materialien zur Lehrveranstaltung:

• Die Einschreibung erfolgt ab 01.10.2023 über die Lernplattform OPAL.
• Dort finden Sie auch die Übungsaufgaben und sonstige Materialien zum Download.

Inhalt der Lehrveranstaltung

Analyse und Synthese zeitkontinuierlicher linearer einschleifiger Regelkreise:

• Wirkungsplan, Linearisierung um Gleichgewichtslagen, Deskriptor- und Zustandsraumbeschreibung, Frequenzgangdarstellungen (Gewichtsfunktion, Übergangsfunktion),
• Stabilität linearer zeitinvarianter Übertragungsglieder (Routh-Algorithmus, Hurwitz-Kriterium),
• Einfluss von Parametern auf die Stabilität (Wurzelortskurve, Kriterium von Charitonov),
• Stabilität des geschlossenen Regelkreises (Stabilitätskriterium von Nyquist, Amplituden- und Phasenreserve, Satz von der kleinen Kreisverstärkung),
• Reglerentwurf mittels teilerfremder Zerlegung (Bezout-Identität, Menge aller stabilisierenden Regler),
• Regelgüte.

Zielgruppe:

• Pflichtfach im Pflichtmodul ET-12 13 01 "Regelungstechnik" im 5. Fachsemester des Diplomstudienganges Elektrotechnik, Vertiefung Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

Voraussetzung:

• Besuch der Lehrveranstaltung Automatisierungstechnik

Praktikumstermine:

• wöchentlich freitags in der 1. und 2. Doppelstunde (07:30 bis 10:50 Uhr), (Institutsgebäude Georg-Schumann-Str. 7a, Raum 305)
• Präsenzbetrieb

Einführungsveranstaltung:

• Bereitgestellt als Screencast, Link folgt.

Betreuer:

• Dr.-Ing. Jan Winkler (verantw.)

Durchzuführende Versuche:

• V1 - Einstellregeln im einschleifigen Regelkreis
• V8 - Drehzahlregelung
• V21 - Positionsregelung eines Schwebekörpers

Hinweise zur Durchführung:

• Das Praktikum wird in Gruppen von jeweils drei Studierenden durchgeführt. Diese Gruppen können bei der Einschreibung nach Belieben gebildet werden.
• Die Einschreibung und Durchführung des Praktikums wird über die OPAL-Lernplattform verwaltet.
• Sind bei der Einschreibung keine Termine mehr für ganze Gruppen frei, so muss sich die Gruppe auflösen und auf verbleibende Einzelplätze aufteilen.
• Terminänderungen für die Versuchsdurchführung sind NICHT möglich!
• Die Anleitungen für die Versuchsdurchführung finden Sie ebenfalls auf der OPAL-Lernplattform.
• Detaillierte Informationen zur Durchführung können den auf der OPAL-Lernplattform hinterlegten Durchführungshinweisen und der Praktikumsordnung entnommen werden. Bitte beachten Sie diese Dokumente und deren Inhalt!

Einschreibung:

Die Einschreibung findet elektronisch in folgendem Zeitraum statt:

Sonntag, 01.10.2023, 00:00 Uhr bis Dienstag, 17.10.2023, 23:59 Uhr

Rufen Sie hierzu das OPAL-Lernportal auf und melden Sie sich dort unter Ihrem ZIH-Login an. Wenn Sie nach dem Login nicht direkt zu dem Praktikum geführt werden, wählen Sie im Kurskatalog den Kurs "Praktikum Regelungstechnik" unter "TU Dresden - Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik - Institut für Regelungs- und Steuerungstheorie". Sie können sich dann in einer Gruppe eintragen.

Bitte achten Sie darauf, dass Sie über die im Einschreibesystem hinterlegte Email-Adresse erreichbar sind, damit wir Sie im Falle von organisatorischen Fragen kontaktieren können. Nutzen Sie die vom ZIH bereitgestellte Email-Adresse nicht, so haben Sie die Möglichkeit, unter dem Webmail-Interface der TU Dresden eine EMail-Weiterleitung von Ihrem ZIH-Account auf die von Ihnen primär genutzte Mailadressse einzurichten.

Eine Einschreibung außerhalb des o.g. Zeitraumes ist NICHT möglich!

Zielgruppe:

• Pflichtveranstaltung im Pflichtmodul ET-12 01 06 im 5. Fachsemester des Diplomstudienganges Elektrotechnik, Vertiefungsrichtung Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

Umfang und Durchführungstermine:

• V/Ü/P: 0/2/0
• Dienstags, 16:40 - 18:10 Uhr, Raum BAR E85

Beginn

• Dienstag, 10.10.2023

Einschreibung/ Materialien zur Lehrveranstaltung:

• Die Einschreibung erfolgt über die Lernplattform OPAL.
• Dort finden Sie auch die Materialien zum Download.
• Alle weiteren Informationen finden Sie auf der entsprechenden Webseite der Professur für Prozessleittechnik

Inhalt der Lehrveranstaltung

• Ziel ist es, dass ein Fahrzeug (mobiler Roboter) dem Straßenverlauf eines vorgegebenen Parcours folgt, passende Parklücken erkennen, vermessen, bewerten kann und Parkvorgänge eigenständig durchführt. Der Bediener soll dabei über einen Tablet-Computer als Eingabegerät verschiedene Betriebsmodi des Fahrzeuges steuern und vom Roboter gesammelte Informationen abfragen können.
• Jeweils 5 Studierende arbeiten im Team an der Aufgabe. Jeder Student muss sich dabei auf ein Aufgabengebiet spezialisieren. Es findet eine gemeinsame Betreuung durch die vier AMR-Lehrstühle statt, wobei jedes Aufgabengebiet schwerpunktmäßig von einem Lehrstuhl betreut wird.

Die Programmiersprache Python erfreut sich in der Wissenschaftswelt großer Beliebtheit. Im Gegensatz zu Matlab ist sie quelloffen und frei erhältlich. Auch am Institut für Regelungs- und Steuerungstheorie werden lehrveranstaltungsbegleitende Simulationen in Python bereitgestellt. Dieser fakultative Kurs führt in Python unter Beachtung ingenieurspezifische Zielstellungen ein.

Weitere Informationen...

Zielgruppe:

• Wahlpflichtvorlesung im Wahlpflichtmodul ET-12 13 11 "Nichtlineare Systeme - Vertiefung" im 9. Fachsemester des Diplomstudienganges Elektrotechnik und im 3. Fachsemester des Masterstudienganges Elektrotechnik, jeweils Vertiefungsrichtung Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik
• Wahlpflichtvorlesung im Wahlpflichtmodul MT-M04-V "Regelung & Steuerung - Vertiefung" im 9. Fachsemester des Diplomstudienganges Mechatronik

Umfang und Durchführungstermine:

• V/Ü/P: 2/1/0
• Vorlesung: NEU: Dienstag, 2. DS (09:20 - 10:50), HÜL/S186/H

ACHTUNG! Erste Vorlesung am 10.10.2023 im Raum S7a/304!

• Übung: Freitag, 3. DS (11:10 - 12:40), gerade Wochen, GÖR/226/H

Beginn:

• NEU: Dienstag, 10.10.2023 im Raum S7a/304!

Einschreibung/ Materialien zur Lehrveranstaltung:

• Die Einschreibung erfolgt über die Lernplattform OPAL
• Dort finden Sie auch die Übungsaufgaben und sonstige Materialien zum Download.

Abschluss:

• Klausur (Dauer: 90 Minuten)

Lesender:

• Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Math. Klaus Röbenack

Inhalt der Lehrveranstaltung:

Die Modellierung technischer Systeme führt häufig auf nichtlineare gewöhnliche Differentialgleichungen. Zur Lösung typischer regelungstechnischer Aufgabenstellungen (z.B. Stabilisierung der Bewegung eines Roboterarms, Ermittlung interner Größen mittels Beobachter) werden in der Vorlesung differentialgeometrische Ansätze vorgestellt. Die beschriebenen Verfahren werden an Anwendungsbeispielen aus Elektrotechnik, Mechanik bzw. Mechatronik erläutert.

• Einführungsbeispiele, z. B. mobiler Roboter, Gleichspannungswandler
• Grundlagen: lineare Algebra, Normen, Felder und Ableitungen, Differentialgln.
• Begriffe aus der Differentialgeometrie: Lie-Ableitungen, Distributionen, ...
• Stabilitätstheorie: Lyapunov-Funktion
• Reglerentwurf mittels exakter Linearisierung (Eingangs-Ausgangs-Linearisierung, Eingangs-Zustands-Linearisierung)
• Beobachter für nichtlineare Systeme (High-Gain-Beobachter, Normalform-Beobachter, erweiterter Luenberger-Beobachter)

Hinweise:

Die Vorlesung setzt sichere Kenntnisse in Differential- und Integralrechnung sowie Matrizenrechnung und Grundkenntnisse zu gewöhnlichen Differentialgleichungen voraus. Weiterführende mathematische Konzepte werden in der Lehrveranstaltung eingeführt.

Zielgruppe:

• Wahlpflichtfach im Wahlpflichtmodul ET-12 13 12 "Optimale, robuste und Mehrgrößenregelung" im 9. Fachsemester des Diplomstudienganges Elektrotechnik, Vertiefungsrichtung Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik, ab JG 2010
• Wahlpflichtvorlesung im Wahlpflichtmodul MT-M04-V "Regelung & Steuerung - Vertiefung" im 9. Fachsemester des Diplomstudienganges Mechatronik

Umfang und Durchführungstermine:

• V/Ü/P: 2/1/0
• Vorlesung: Mittwoch, 3. DS (11:10 - 12:40 Uhr), Raum BAR 0E85/U
• Übung: Donnerstag, 1. DS (07:30 - 09:00 Uhr), ungerade Wochen, Raum BAR 0E85/U

Beginn:

• Mittwoch, 18.10.2023 (!)

Einschreibung/ Materialien zur Lehrveranstaltung:

• Die Einschreibung erfolgt ab 01.10.2023 über die Lernplattform OPAL.
• Dort finden Sie auch die Übungsaufgaben und sonstige Materialien zum Download.

Abschluss:

• Klausur (Dauer: 90 Minuten)

Lesender:

• Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Math. K. Röbenack

Inhalt der Lehrveranstaltung

• Mehrgrößensystem im Zeitbereich (Steuer- und Stabilisierbarkeit, Regelungsnormalform, ...)
• Beschreibung polynomialer Systeme
• Analyse und Reglerentwurf im Frequenzbereich

Zielgruppe:

• Wahlpflichtveranstaltung im Wahlpflichtmodul ET-12 13 13 "Forschungsorientiertes Wahlpflichtmodul" im 9. Fachsemester des Diplomstudienganges Elektrotechnik, Vertiefungsrichtung Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik
• Wahlpflichtveranstaltung im Wahlpflichtmodul MT-13 OS "Wissenschaftliches und projektbezogenes Oberseminar" im 9. Fachsemester des Diplomstudienganges Mechatronik

Umfang und Durchführungstermine:

• V/Ü/P: 0/2/0
• individuelle Terminvereinbarung
• Einführungsveranstaltung: Mittwoch, 11.10.2023, 6. DS (16:40 - 18:10 Uhr), NEU: Online über BigBlueButton: Link...

Beginn:

• Mittwoch, 11.10.2023

Einschreibung:

• vom 01.10.2023 bis zum 11.10.2023 auf der Lernplattform OPAL.

Lehrveranstaltungsverantwortlicher:

• Dr.-Ing. Jan Winkler

Inhalt der Lehrveranstaltung

Im Rahmen der Lehrveranstaltung werden Themen und Fragestellungen der Regelungs- und Steuerungstheorie bearbeitet. Der Fokus liegt dabei auf der Fähigkeit, sich selbstständig im Team in konkrete Problemstellungen des Fachgebietes einzuarbeiten, sich einen Überblick über existierende Lösungsstrategien zu verschaffen, eigene Lösungsvorschläge zu erarbeiten und diese theoretisch, simulationstechnisch und ggf. auch praktisch umzusetzen. Folgende Themen werden dieses Semester angeboten:

Thema 1: Analyse nichtlinearer dynamischer Systeme mit Volterra-Reihen an ausgewählten Beispielen

Volterra-Reihen sind ein beliebtes Hilfsmittel, um das Verhalten nichtlinearer Systeme zu approximieren - ähnlich wie es durch Taylor-Reihen gemacht wird. Der Anwendungsfall ist jedoch allgemeiner (z.B. durch die Möglichkeit, Speichereffekte zu berücksichtigen) und damit leistungsfähiger. Das Potenzial von Volterra-Reihen zur Beschreibung dynamischer Systeme soll in diesem Thema einmal systematisch untersucht werden. Das Thema setzt die Bereitschaft voraus, sich in theoretische Zusammenhänge einzuarbeiten, die so in der Lehre nicht vorgekommen sind.

Thema 2: Datengetriebene Regelung auf Basis von Lyapunov Stabilität

In diesem Thema soll ein Ansatz untersucht werden, in dem mehrere neuronale Netze parallel für ein Modell, eine Lyapunovfunktion und einen Regler für ein gegebenes nichtlineares dynamisches System angelernt werden. Die Leistungsfähigkeit des Ansatzes ist zu untersuchen. Das Thema beinhaltet einen hohen Implementierungsaufwand in der Programmiersprache Pyhton.

Thema 3: Adaptiver PID-Reglerentwurf mittels Reinforcement-Learning

Bestärkendes Lernen ist ein zunehmend beliebter Ansatz für den Entwurf von PID-Reglern. Die Hoffnung ist, eine explizite Systemidentifikation zu umgehen und auf die Anwendung von Einstellregeln verzichten zu können. Anhand ausgewählter Verfahren, die bislang in der reglungstechnischen Fachliteratur vorgestellt wurden, soll die Leistungsfähigkeit dieser Ansätze untersucht und mit denen konventioneller Ansätze verglichen werden. Das Thema setzt die sichere Beherrschung der Programmiersprache Pyhton und die Bereitschaft des intensiven Literaturstudiums voraus.

Thema 4: Vergleich, Implementierung und Test von modellprädiktiven Regelungsalgorithmen für einen Schwebekörperversuchsstand

Für den aus dem Praktikum bekannten Praktikumsversuch V21 - Positionsregelung eines Schwebekörpers sind modellprädiktive Regler auszuwählen, simulativ zu testen und praktisch zu implementieren. Die Simulation erfolgt in Python, die Implementierung in C/C++ auf einem STM32 F7 Mikrocontroller. Präzise Arbeitsweise und sehr gute Dokumentation mit Erläuterung der theoretischen Hintergründe sind die Voraussetzung für einen guten Abschluss dieses Themas.

Hinweise zur Durchführung der Lehrveranstaltung:

Das Modul wird als Gruppenarbeit durchgeführt. Jede Gruppe besteht dabei aus drei Studierenden. Jede Gruppe wählt in der ersten Lehrveranstaltung ein Bearbeitungsthema aus, das vom Lehrstuhl formuliert wird. Die Aufgabenverteilung (Rollenverteilung) innerhalb der Gruppe erfolgt eigenständig durch die Gruppenmitglieder. Jeder Gruppe ist ein Betreuer zugeordnet. Zur Mitte der Bearbeitungszeit findet eine Zwischenpräsentation statt. Dabei präsentiert jede Gruppe ihren Bearbeitungsstand vor ihrem Betreuer und den anderen Teilnehmern des Oberseminars. Nach Ende der Bearbeitungszeit präsentiert jedes Gruppenmitglied seine erreichten Ergebnisse in einem Vortrag und stellt sie zur Diskussion. Desweiteren ist eine Belegarbeit und das Projektergebnis in Form von Hard- und Software sowie einer Dokumentation dieser einzureichen (nur Studiengang ET).

Abschluss:

1 Referat und 1 Belegarbeit wie folgt:

• Das Referat wird als Einzelprüfung von 30 min Dauer (Präsentation + Diskussion)  im Rahmen des Oberseminars durchgeführt.
• Der Beleg umfasst eine 6-seitige, zweispaltige Belegarbeit in Form eines wissenschaftlichen Tagungsbeitrags und das Projektergebnis (Software und evtl. Hardware) mit entsprechender Dokumentation