Wintersemester 2024/25

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 + RES)
• Vorlesung:
  • 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:
  • ungerade Wochen: Donnerstag, 5.DS (14:50 - 16:20), Raum SCH A101/H

Beginn

• Dienstag, 15.10.2024

Abschluss:

• Klausur (Dauer: 120 Minuten)

Lesender:

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

Einschreibung/ Materialien zur Lehrveranstaltung:

• Die Einschreibung erfolgt ab 01.10.2024 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:

Dienstag, 01.10.2024, 00:00 Uhr bis Freitag, 18.10.2024, 18:00 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, 15.10.2024

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: Dienstag, 2. DS (09:20 - 10:50), Georg-Schumann-Str. 7A, Raum 304
• Übung: Freitag, 3. DS (11:10 - 12:40), gerade Wochen, GÖR/226/H

Beginn:

• Dienstag, 15.10.2024

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 SCH/A285/U

Beginn:

• Mittwoch, 16.10.2024

Einschreibung/ Materialien zur Lehrveranstaltung:

• Die Einschreibung erfolgt ab 01.10.2024 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, 16.10.2024, 6. DS (16:40 - 18:10 Uhr), Raum S7a 304

Beginn:

• Mittwoch, 16.10.2024

Einschreibung:

• vom 01.10.2024 bis zum 16.10.2024 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: Aufschwingen und Stabilisierung eines verschieblichen Pendels

Die Regelung des verschieblichen Einfachpendels ist ein klassisches Problem der Regelungstheorie. Während es einfach ist, die beiden Ruhelagen des Systems über eine Zustandsrückführung zu stabilisieren, stellt es eine (gelöste) große Herausforderung dar, das Steuergesetz für die gezielte Überführung des Pendels von der unteren in die obere Ruhelage zu finden. Folgende Aufgaben sind bei diesem Thema zu bearbeiten:

• Ausführliche Modellbildung
• Entwurf, Simulation und Dokumentation einer Zustandsrückführung zur Stabilsierung der beiden Ruhelagen,
• Beobachterentwurf
• Entwurf, Simulation und Dokumentation einer oder mehrerer Verfahren zum Aufschwingen des Pendels (Steuerung und unterlagerte zeitvariante Regelung, Literatur dazu ist gegeben)
• Programmiersprache: Python

Bei diesem Thema geht es also darum, einmal den gesamten Arbeitsablauf für einen vollständigen Steuerungs-, Regler- und Beobachterentwurf zu durchlaufen und zu dokumentieren. Das Thema setzt voraus, sich in Inhalte einzuarbeiten, die in der Lehre nicht (umfassend) behandelt wurden.

Thema 2: Steuerung und Regelung eines ebenen Portalkrans

Der ebene Portalkran ist ein System mit drei Freiheitsgraden (der Position der Laufkatze und die zwei Koordinaten der Masse) und zwei Stellgrößen (der Beschleunigung der Laufkatze und der Drehbeschleunigung der Seiltrommel). Für dieses System ist ein flachheitsbasierter Steuerungs- und Regelungsentwurf zur Ruhelagenüberführung der Last durchzuführen.

Folgende Aufgaben sind bei diesem Thema zu bearbeiten:

• Ausführliche Modellbildung
• Entwurf, Simulation und Dokumentation einer Vorsteuerung zur Ruhelagenüberführung,
• Entwurf, Simulation und Dokumentation einer oder mehrerer Verfahren zur Stabilisierung des Überführungsvorgangs
• Programmiersprache: Python
• Der erfolgte Besuch der LV Flachheitsbasierte Folgeregelung ist von Vorteil

Auch hier soll einmal der gesamten Arbeitsablauf für einen vollständigen Steuerungs-, Reglerentwurf durchlaufen und dokumentiert werden.

Thema 3: Steuerung und Regelung eines mobilen Einachsfahrzeugs

Der mobile Roboter ist anschauliches System, welches durch die Pose (x,y-Position und Blickwinkel) beschrieben wird. Die Ansteuerung erfolgt über die individuellen Radgeschwindigkeiten bzw. über translatorische und rotatorische Geschwindigkeitsvorgabe des Roboters. Es soll eine modellprädiktive Regelung umgesetzt werden, die das Fahrzeug unter Rücksicht auf Hindernisse von einer Startpose zu einer Zielpose überführt.

Folgende Aufgaben sind bei diesem Thema zu bearbeiten:

• Ausführliche Modellbildung
• Entwurf, Simulation und Dokumentation einer modellprädiktiven Regelung zur Überführung von Start- zu Zielpose
• Entwurf, Simulation und Dokumentation einer modellprädiktiven Regelung unter Vermeidung von Hindernissen
• Programmiersprache: Python
• Der erfolgte Besuch der LV Optimale Steuerung ist von Vorteil

Auch hier soll einmal der gesamten Arbeitsablauf für einen vollständigen Steuerungs-, Reglerentwurf durchlaufen und dokumentiert werden.

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