Mechatronik

• Grundlagen der Regelung linearer Systeme (Grundstrukturen von Regelungen, Signal- und Systembeschreibungen, Stabilitätsanalyse, Reglerentwurf im Frequenzbereich)
• Grundlagen zur Verhaltensbeschreibung von ereignisdiskreten Systemen (signalbasiert, endliche Automaten, Petri-Netze) und zum Entwurf von ereignisdiskreten Steuerungen (Bottom-up, Top-down mit Automaten und Petri-Netzen)
• Beispiele für Regelungs- und Steuerungssysteme auf Laborbasis.

• Vorlesung Regelungstechnik 1 (Wintersemester)
• Vorlesung Ereignisdiskrete Systeme (Wintersemester)
• Praktikum Regelung und Steuerung (Sommersemester)

Das Modul besteht aus den folgenden zwei Schwerpunkten:

• Zustandsraummethoden und Abtastregelungen: Lösungen von Zustandsraummodellen im Zeit- und Frequenzbereich, Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit, Zustandsregler und Zustandsbeobachter, Grundlagen von Abtastregelungen.
• Entwurf und Analyse nichtlinearer Regelungssysteme: 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.

• Vorlesung Regelungstechnik 2 (Sommersemester)
• Vorlesung Nichtlineare Regelungstechnik 1 (Sommersemester)

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.

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.

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.

• Prozessidentifikation (Sommersemester)
• Optimale Steuerung (Sommersemester)
• Robuste Regelung (Regelung mit Unbestimmtheiten) (Sommersemester)
• Steuerung und Regelung flacher und verteiltparametrischer Systeme (Sommersemester)
• Nichtlineare Regelungstechnik 2 (Wintersemester)
• Analyse und Entwurf von Mehrgrößenregelungen (Wintersemester)