Elektrotechnik (Diplom)

Grundprinzipien der Regelung linearer Systeme mit Schwerpunkt auf Frequenzbereichsmethoden, Zustandsraummethoden und Abtastregelungen. Die Studierenden

• verstehen die Grundstruktur von Regelungen und Steuerungen, können lineare zeitkontinuierliche Systeme mathematisch beschreiben (schwerpunktmäßig im Frequenzbereich) und hinsichtlich ihrer Stabilität untersuchen, und sind in der Lage, systematisch einschleifige lineare Regler zu entwerfen.
• verstehen die Lösungen von Zustandsraummodellen in Zeitund Frequenzbereich, sind mit den Konzepten der Steuerbarkeit und der Beobachtbarkeit vertraut und können diese Eigenschaften bei gegebenen Systemen überprüfen, sind in der Lage, Zustandsregler und Zustandsbeobachter zu entwerfen, und verstehen die Grundlagen von Abtastregelungen.

• Vorlesung Regelungstechnik 1 (Wintersemester)
• Praktikum Regelungstechnik 1 (Wintersemester)
• Vorlesung Regelungstechnik 2 (Sommersemester)
• Praktikum Regelungstechnik 2 (Sommersemester)

Das Modul umfasst inhaltlich Themen und Fragestellungen der
Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik und die Methodik
wissenschaftlicher und projektbasierter Arbeitsweise.

Qualifikationsziele:

• Nach Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, ihre Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten selbständig, vorzugsweise im Team auf eine konkrete Aufgabenstellung anzuwenden, die Arbeitsschritte nachvollziehbar zu dokumentieren sowie die Ergebnisse zu präsentieren und zur Diskussion zu stellen.

Please note: All courses are held in German!

• Hauptseminar Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

Für die Lösung viele Problemstellungen in der Industrie sind lineare Modelle und Reglerentwurfsmethoden, die davon ausgehen, dass das System sich immer in der Nähe eines Betriebspunktes befindet, nicht ausreichend. Hierzu zählen z.B. das Anfahren chemischer Reaktoren, Arbeitspunktwechsel oder Lageregelungsprobleme. Für die Lösung dieser Aufgaben sind moderne und speziell abgestimmte nichtlineare Methoden erforderlich. Die Grundlagen hierfür werden in diesem Modul gelegt.

Modellbasierte Entwurfsmethoden erfordern die Kenntnis von möglichst realitätsnahen Prozessmodellen. Nicht immer sind diese Modelle über eine rein theoretische Modellbildung herleitbar bzw. parametrierbar. Es werden hierzu verschiedene Methoden der experimentellen Prozessanalyse und Modellbestimmung behandelt.

• Vorlesung Nichtlineare Regelungstechnik 1 (Sommersemester)
• Vorlesung Prozessidentifikation (Sommersemester)

Für die Lösung vieler Problemstellungen in der Industrie sind lineare Modelle und Reglerentwurfsmethoden, die davon ausgehen, dass das System sich immer in der Nähe eines Betriebspunktes befindet, nicht ausreichend. Hierzu zählen z.B. das Anfahren chemischer Reaktoren, Arbeitspunktwechsel oder Lageregelungsprobleme. Für die Lösung dieser Aufgaben sind moderne und speziell abgestimmte nichtlineare Methoden erforderlich. Die Vorlesungen in diesem Modul liefern hierzu vertiefende praktische und theoretische Methoden.

• Steuerung und Regelung flacher und verteiltparametrischer Systeme (Sommersemester)
• Nichtlineare Regelungstechnik 2 (Wintersemester)

Sind in einem Regelungssystem mehrere Größen gleichzeitig zu regeln, so kommt es häufig vor, dass sich die einzelnen Regelkreise (ungünstig) beeinflussen. Die Berücksichtigung dieser Verkopplungen beim Reglerentwurf für solche Systeme ist ein Untersuchsungsgegenstand des Moduls.

Häufig sind die dem Reglerentwurf zugrundeliegenden Modelle strukturell oder in den Parametern unbestimmt ("ungenau"). Das Modul befasst sich mit dem Entwurf von Reglern, die trotz dieser Ungenauigkeiten eine hohe Regelgüte, zumindest aber die Stabilität des geregelten Systems  garantieren.

In vielen aktuellen Anwendungen (z.B. Hybridantriebstechnik) kommt es darauf an, Steuertrajektorien zu finden, die bestimmte Kennwerte (z.B. Kosten, Verbrauch) minimieren. Wie das realisiert wird, wird in diesem Modul vermittelt.

• Optimale Steuerung (Sommersemester)
• Robuste Regelung (Regelung mit Unbestimmtheiten) (Sommersemester)
• Analyse und Entwurf von Mehrgrößenregelungen (Wintersemester)

In dem Modul sollen sich die Studierenden tiefergehend theoretisch, simulativ und praktisch mit ausgewählten Problemen der Steuerungs- und Regelungstheorie beschäftigen und lernen, ihre Ergebnisse mündlich in einem Vortrag und schriftlich in Form eines Artikels zu präsentieren.

• Oberseminar Regelungs- und Steuerungstheorie (Wintersemester)