Digitale Regelungen / Digitale Regelungssysteme

Lehrveranstaltungsnummer: 1424 / 100380 (modul), 100415 (fach)

Umfang:

Digitale Regelungen: 2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung, 3 LP

Digitale Regelungssysteme: 2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung, Praktikum, 5 LP

e-learning im Notbetrieb (stand 20.4.20): Bis zur Aufnahme des Präsenzbetriebs werden Vorlesungen und Übungen im Sommersemester 2020 in einem Moodle-Kurs angeboten (Einschreibeschluss: 15.5.20). Die Inhalte werden aktuell erarbeitet. Dort finden Sie auch alle weiteren organisatorischen Ankündigungen für dieses Semester.

Prüfung: schriftlich 90 Min.

Praktikum: 2 Versuche (DR 1, DR 2)

verbindliche Anmeldung via Thoska-System ab Mitte April bis 15.7.

Terminvergabe über online-portal (noch nicht freigeschaltet)

Termine Versuch DR 1: werden zu Semesterbeginn bekanntgegeben.

Termine Versuch DR 2: werden zu Semesterbeginn bekanntgegeben.

Turnus: Sommersemester

Studiengänge:

Elektrotechnik und Informationstechnik (EIT 6.FS AET),
Ingenieurinformatik (II 6.FS 1 KTS, II 6.FS 2 IHS, II 6.FS 3 MT, II 6.FS 4 MIKS, II 6.FS 5 TKA, II 6.FS 6 TKT),
Technische Kybernetik und Systemtheorie (TKS 6.FS),
Fahrzeugtechnik (FZT_MA 1.FS EMK, FZT_MA 1.FS FEP),
Mechatronik (MTR_MA 1.FS 1, MTR_MA 1.FS 2),
Maschinenbau (MB_MA 1.FS MS),
Wirtschaftsingenieurwesen (WIW-MB_MA 2.FS)

Inhalt und empfohlene Literatur

Inhalt der Lehrveranstaltung

Charakterisierung des Abtastregelkreises (Abtastung, Zustandsraumbeschreigung, Lösung von Systemen von Differenzengleichungen, Eigenbewegungen, Stabilität, Abbildung der Eigenwerte durch Abtastung)
Zustandsraumbeschreibung zeitdiskreter Systeme (Errreichbarkeit, Zustandsrückführung, Formel von Ackermann, Dead-beat Regler, Beobachtbarkeit, Zustandsbeobachter, Separationsprinzip, PI-Regler mit Zustandsrückführung, Störgrößenaufschaltung mit Zustandsbeobachter)
Ein- Ausgangsbeschreibung von zeitdiskreten Systemen (z-Transformation, Übertragungsfunktion zeitdiskreter Systeme, kanonische Realisierungen zeitdiskreter Übertragungsfunktionen)
Reglerentwurf für Abtastsysteme im Frequenzbereich (Übertragungsfunktion eines Abtastsystems, diskreter Frequenzgang, Tustin-Transformation, Frequenzkennlinienverfahren für Abtastsysteme, Wahl der Abtastzeit, Approximation zeitkontinuierlicher Regler)
Regelkreisarchitekturen (Störgrößenaufschaltung, Kaskadenregelung, Internal Model Control, Anti Wind-up Schaltung)

Referenzen

Gausch, Hofer, Schlacher: "Digitale Regelkreise", Oldenbourg Verlag, 1993
Kugi, "Automatisierung", Vorlesungsskript, TU Wien, 2007
Luenberger, "Introduction to Dynamic Systems", Wiley, 1979
Rugh, "Linear System Theory", Prentice Hall, 1996
Schlacher, "Automatisierungstechnik II", Vorlesungsskript, Johannes Kepler Universität, Linz, 2007

Weitere empfohlene Literatur

Aström, Wittenmark, "Computer Controlled Systems", Prentice Hall, 1997
Franklin, Powell, Workman, "Digital Control of Dynamic Systems, Addison Wesley, 1997
Goodwin, Graebe, Salgado, "Control System Design", Prentice Hall, 2001
Horn, Dourdoumas: "Regelungstechnik", Pearson, 2004
Lunze, J.: "Regelungstechnik 2", Springer, 2001

Termine

Aus didaktischen Gründen finden stets zwei Vorlesungen gefolgt von einer Übung statt:

Vorlesung/Übung: dienstags, 11.00 - 12.30, Hs-2

Übung/Vorlesung: mittwochs, 15.00 - 16.30, K-2002 B, zweiwöchentlich, gerade Woche

Im Sommersemester 2020 werden bis auf weiteres Vorlesung und Übung per Aufzeichnung im Moodle-Kurs angeboten.

Übungsblätter

1. Übung, Bemerkung zur 2. Aufgabe

2. Übung (Vorbereitungsaufgaben!)

3. Übung

4. Übung

5. Übung (Vorbereitungsaufgaben!)

6. Übung

Zusatzmaterial

Beiblätter zur Vorlesung:

Mit ** markierte Texte sind auch Downloads. Diese Downloads sind ausschließlich für Studenten und Mitarbeiter der TU Ilmenau bestimmt. Bitte loggen Sie sich dazu oben rechts mit Ihrem Uni-Account und Passwort ein.

Gliederung der Vorlesung

Kleines Matrix-ABC , weitere mathematische Grundlagen finden Sie hier

Matlab Kurzreferenz für Regelungstechniker

Beiblatt zum zeitkontinuierlichen Zustandsraummodell (Wh, 1. Vorlesung)

Folie Signalklassen (1. Vorlesung)

Beiblatt Definitionen zur Stabilität im Sinne von Lyapunov (3. Vorlesung)

Beiblatt Definitionen struktureller Eigenschaften (4. - 6. Vorlesung)

Beiblatt zur Steuerbarkeit (4. Vorlesung)

Folien Blockschaltbilder (8. Vorlesung)

Beiblatt zur z-Transformation (10. Vorlesung)

Beiblatt zum Abtastregelkreis

Demo zur Abtastzeit** (12. Vorlesung)