Technische Universität Ilmenau

Control and Systems Engineering 2 - Modultafeln of TU Ilmenau

The Modultafeln have a pure informational character. The legally binding information can be found in the corresponding Studienplan and Modulhandbuch, which are served on the pages of the course offers. Please also pay attention to this legal advice (german only). Information on place and time of the actual lectures is served in the Vorlesungsverzeichnis.

subject properties Control and Systems Engineering 2 in major Master Biomedizinische Technik 2009
ATTENTION: not offered anymore
subject number1613
examination number2200164
departmentDepartment of Computer Science and Automation
ID of group 2211 (Automation Engineering Group)
subject leaderProf. Dr. Christoph Ament
term Wintersemester
languageDeutsch
credit points3
on-campus program (h)22
self-study (h)68
Obligationobligatory elective
examoral pass-fail certificate
details of the certificate
maximum number of participants
previous knowledge and experience

Vorausgesetzt wird der erfolgreiche Abschluss des Moduls „Regelungs- und Systemtechnik 1“.

learning outcome

Die Studierenden können für ein lineares dynamisches System eine Zustandsraum-Darstellung aufstellen oder eine andere Systembeschreibung (wie Übertragungsfunktion oder Blockschaltbild) dahin überführen. Auf dieser Basis können Sie die Systemeigenschaften (Stabilität, Steuer- und Beobachtbarkeit) ermitteln, eine lineare Zustandsrückführung sowie einen Beobachter durch Eigenwertvorgabe entwerfen.

Diese zentralen Methoden der Behandlung von dynamischen Systemen im Zustandsraum werden um weitere Bausteine ergänzt (z.B. Störbeobachter, Störkompensation, Entwurf auf Entkopplung, Trajektorienfolgeregelung, Überführung und Entwurf im Zeitdiskreten), die von den  Studierenden je nach Aufgabenstellung zu einer geeigneten Gesamtregelung kombiniert werden können.

content

Die im Rahmen der „Regelungs- und Systemtechnik 1“ erworbenen Methoden zur Beschreibung, Analyse und Regelung dynamischer Systeme werden um die Betrachtung im Zustandsraum erweitert. Diese Darstellung ermöglicht eine systematische Analyse der Systemeigenschaften (wie Stabilität, Steuer- und Beobachtbarkeit) sowie den Entwurf von Regelungen. Eine lineare Zustandsrückführung erlaubt es, die Eigenwerte des geregelten Systems für eine steuerbare Strecke frei vorzugeben und so eine gewünschte Dynamik einzustellen. Der Beobachter wird eingeführt,  um den vollständigen Streckenzustand auf Basis der messbaren Größen zu schätzen. Auch der Beobachter kann durch Eigenwertvorgabe entworfen werden.

Die Regelkreisstruktur wird erweitert, um Führungs- und Störgrößen berücksichtigen zu können. Insbesondere für die Regelung mechatronischer Systeme ist eine Mehrgrößen-Regelung erforderlich. Dazu wird der Entwurf durch Ein-/Ausgangsentkopplung mit einer Folgeregelung eingeführt.

Die Methodik im Zustandsraum wird schließlich auf zeitdiskrete Systeme übertragen, da diese Darstellung besonders geeignet ist für die Implementierung auf digitalen Prozessoren oder Controllern.

Die Vorlesung gliedert sich in folgende Kapitel:

  1. Systemdarstellung im Zustandsraum
  2. Analyse von Systemeigenschaften
  3. Reglerentwurf durch Eigenwertvorgabe
  4. Beobachtung nicht direkt messbarer Zustände
  5. Erweiterungen der Regelstruktur
  6. Mehrgrößen-Regelung
  7. Zeitdiskrete Systeme
media of instruction

Die Konzepte werden während der Vorlesung an der Tafel entwickelt. Über Beamer steht ergänzend das Skript mit Beispielen und Zusammenfassungen zur Verfügung. Zur Veranschaulichung werden numerische Simulationen gezeigt. Das Skript kann im Copyshop erworben oder im PDF-Format frei herunter geladen werden. Auf der Vorlesungs-Webseite finden sich weiterhin aktuelle Informationen, Übungsaufgaben und Unterlagen zur Prüfungsvorbereitung.

literature / references
  • Föllinger, O.: Regelungstechnik, 11. Auflage, Hüthig, 2012.
  • Lunze, J.: Regelungstechnik 2 – Mehrgrößensysteme, Digitale Regelung, Springer, 7. Auflage, 2013.
  • Lunze, J.: Automatisierungstechnik – Methoden für die Überwachung und Steuerung kontinuierlicher und ereignisdiskreter Systeme, Springer, 3. Auflage, 2012.
  • Abel, D und Bollig, A.: Rapid Control Prototyping, Springer, 2006.
evaluation of teaching

Pflichtevaluation:

WS 2007/08 (Vorlesung)

WS 2013/14 (Fach)

Freiwillige Evaluation:

WS 2008/09 (Vorlesung, Übung)

WS 2009/10 (Übung)

WS 2010/11 (Vorlesung)

WS 2011/12 (Vorlesung, Übung)

WS 2012/13 (Vorlesung, Übung)

SS 2013 (Übung)

WS 2013/14 (Vorlesung, Übung)

WS 2014/15 (Übung)

WS 2015/16 (Übung)

Hospitation:

WS 2013/2014