Modellbildung und Simulation - Modultafeln der TU Ilmenau
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Fachinformationen zu Fachnummer 100613 - allgemeine Informationen | |
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Fachnummer | 100613 |
Fakultät | Fakultät für Informatik und Automatisierung |
Fachgebietsnummer | 2212 (Prozessoptimierung) |
Fachverantwortliche(r) | Prof. Dr. Pu Li |
Sprache | Deutsch |
Turnus | Sommersemester |
Vorkenntnisse | Grundlagen der Mathematik, Physik, Elektrotechnik und Mechanik |
Lernergebnisse | Die Studierenden können für wesentliche technische Systeme ein mathematisches Modell aufbauen, das für Analyse, Simulation und Reglerentwurf geeignet ist. Sie kennen wesentliche Modellbildungsprinzipien der theoretischen Modellbildung und können im Rahmen einer experimentellen Modellbildung eine Parameteridentifikation und eine Modellvalidierung durchführen. Sie sind in der Lage, Simulationsaufgabenstellungen zu bewerten und eine systematische Herangehensweise an die Problemlösung anzuwenden. Die Studierenden testen und beurteilen sowohl die blockorientierte, die zustandsorientierte als auch die objektorientierte Simulation einschließlich der Spezifika, wie z.B. numerische Integrationsverfahren, physikalische Modellierung. Durch vorgestellte Simulationssprachen, -systeme und –software (MATLAB/SIMULINK, Scilab, OpenModelica, PHASER) können die Studierenden typische Simulationsaufgaben im regelungstechnischen Umfeld und darüber hinaus bewerten und entwickeln. |
Inhalt | Modellbildung: Möchte man das Verhalten eines technischen Systems vor seiner Realisierung simulativ untersuchen, eine Optimierung des Betriebs durchführen oder eine Regelung für das System entwerfen, benötigt man ein Modell (also eine mathematische Beschreibung) des Systems. Die Entwicklung eines geeigneten Modells kann sich in der Praxis als aufwändig erweisen. In der Vorlesung werden systematische Vorgehensweisen und Methoden für eine effiziente Modellbildung entwickelt. Dabei wird in die Wege der theoretischen und experimentellen Modellbildung unterschieden. Nach einer Einführung werden zunächst Methoden der theoretischen Modellbildung vorgestellt. Ausgangspunkt sind Modellansätze und Modellbildungsprinzipien in verschiedenen physikalischen Domänen. Die Wirkungen der Modelle werden durch praktische Beispiele und Lösung der erstellten Gleichungen erläutert. Für die experimentelle Modellbildung werden allgemeine Modellansätze eingeführt und anschließend Methoden der Identifikation von Modellparametern aus Messdaten entwickelt. Die Vorlesung ist wie folgt gegliedert:
Simulation: Einführung: Einsatzgebiete, Abgrenzung, Rechenmittel, Arbeitsdefinition, Systematik bei der Bearbeitung von Simulations- und Entwurfsaufgaben; Systembegriff (zeitkontiniuerlich, zeitdiskret, qualitativ, ereignis-diskret, chaotisch) mit Aufgabenstellungen; Analoge Simulation: Wesentliche Baugruppen und Programmierung von Analogrechnern, Vorzüge und Nachteile analoger Berechnung, heutige Bedeutung; Digitale Simulation: blockorientierte Simulation, Integrationsverfahren, Einsatzempfehlungen, algebraische Schleifen, Schrittweitensteuerung, steife Differenzialgleichungen, Abbruchkriterien; zustandsorientierte Simulation linearer Steuerungssysteme; physikalische objektorientierte Modellierung und Simulation; Simulationssprachen und -systeme: MATLAB (Grundaufbau, Sprache, Matrizen und lineare Algebra, Polynome, Interpolation, gewöhnliche Differenzialgleichungen, schwach besetzte Matrizen, M-File-Programmierung, Visualisierung, Simulink, Beispiele); objektorientierte Modellierungssprache Modelica und Simulationssystem OpenModelica (Merkmale, Modellierungsumgebung, Bibliotheken, Beispiele, Optimierung) |
Medienformen | Modellbildung: Präsentation, Vorlesungsskript, Tafelanschrieb, rechnerische Übungen Simulation: Präsentation, Vorlesungsskript, Tafelanschrieb, Übungen im PC-Pool, Hausbeleg am PC https://www.tu-ilmenau.de/prozessoptimierung/lehre/vorlesungen-seminare-und-praktika/wintersemester/ Link zum Moodle-Kurs: |
Literatur | Modellbildung:
Simulation:
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Lehrevaluation | Pflichtevaluation: WS 2017/18 (Fach) Freiwillige Evaluation: WS 2018/19 (Übung) Hospitation: |
Spezifik Referenzfach | |
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Fachname | Modellbildung und Simulation |
Prüfungsnummer | 220420 |
Leistungspunkte | 5 |
SWS | 4 |
Präsenzstudium (h) | 45 |
Selbststudium (h) | 105 |
Verpflichtung | Pflicht |
Abschluss | Prüfungsleistung mit mehreren Teilleistungen |
Details zum Abschluss | mPL 30 (100%) + SL |
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL | Die Anmeldung zur alternativen semesterbegleitenden Abschlussleistung erfolgt über das Prüfungsverwaltungssystem (thoska) außerhalb des zentralen Prüfungsanmeldezeitraumes. Die früheste Anmeldung ist generell ca. 2-3 Wochen nach Semesterbeginn möglich. Der späteste Zeitpunkt für die An- oder Abmeldung von dieser konkreten Abschlussleistung ist festgelegt auf den (falls keine Angabe, erscheint dies in Kürze): |
max. Teilnehmerzahl |
Spezifik im Studiengang Bachelor Informatik 2013, Master Wirtschaftsingenieurwesen 2015 (AT), Master Wirtschaftsingenieurwesen 2018 (AT) | |
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Fachname | Modellbildung und Simulation |
Prüfungsnummer | 2200388 |
Leistungspunkte | 5 |
Präsenzstudium (h) | 45 |
Selbststudium (h) | 105 |
Verpflichtung | Wahlpflicht |
Abschluss | alternative Prüfungsleistung |
Details zum Abschluss | mPL 30 (100%) + SL |
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL | Die Anmeldung zur alternativen semesterbegleitenden Abschlussleistung erfolgt über das Prüfungsverwaltungssystem (thoska) außerhalb des zentralen Prüfungsanmeldezeitraumes. Die früheste Anmeldung ist generell ca. 2-3 Wochen nach Semesterbeginn möglich. Der späteste Zeitpunkt für die An- oder Abmeldung von dieser konkreten Abschlussleistung ist festgelegt auf den (falls keine Angabe, erscheint dies in Kürze): |
max. Teilnehmerzahl |
Spezifik im Studiengang Diplom Maschinenbau 2017 | |
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Fachname | Modellbildung und Simulation |
Prüfungsnummer | 220420 |
Leistungspunkte | 5 |
Präsenzstudium (h) | 45 |
Selbststudium (h) | 105 |
Verpflichtung | Pflicht |
Abschluss | Prüfungsleistung mit mehreren Teilleistungen |
Details zum Abschluss | mPL 30 (100%) + SL |
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL | Die Anmeldung zur alternativen semesterbegleitenden Abschlussleistung erfolgt über das Prüfungsverwaltungssystem (thoska) außerhalb des zentralen Prüfungsanmeldezeitraumes. Die früheste Anmeldung ist generell ca. 2-3 Wochen nach Semesterbeginn möglich. Der späteste Zeitpunkt für die An- oder Abmeldung von dieser konkreten Abschlussleistung ist festgelegt auf den (falls keine Angabe, erscheint dies in Kürze): |
max. Teilnehmerzahl |
Spezifik im Studiengang Bachelor Ingenieurinformatik 2013, Diplom Elektrotechnik und Informationstechnik 2017 | |
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Fachname | Modellbildung und Simulation |
Prüfungsnummer | 220420 |
Leistungspunkte | 5 |
Präsenzstudium (h) | 45 |
Selbststudium (h) | 105 |
Verpflichtung | Wahlpflicht |
Abschluss | Prüfungsleistung mit mehreren Teilleistungen |
Details zum Abschluss | mPL 30 (100%) + SL |
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL | Die Anmeldung zur alternativen semesterbegleitenden Abschlussleistung erfolgt über das Prüfungsverwaltungssystem (thoska) außerhalb des zentralen Prüfungsanmeldezeitraumes. Die früheste Anmeldung ist generell ca. 2-3 Wochen nach Semesterbeginn möglich. Der späteste Zeitpunkt für die An- oder Abmeldung von dieser konkreten Abschlussleistung ist festgelegt auf den (falls keine Angabe, erscheint dies in Kürze): |
max. Teilnehmerzahl |
Informationen und Handreichungen zur Pflege von Modul- und Fachbeschreibungen durch den Modul- oder Fachverantwortlichen finden Sie auf den Infoseiten zum Modulkatalog.