Technische Universität Ilmenau

Regelungs- und Systemtechnik 2 - Modultafeln der TU Ilmenau

Die Modultafeln sind ein Informationsangebot zu den Studiengängen der TU Ilmenau.

Die rechtsverbindlichen Studienpläne entnehmen Sie bitte den jeweiligen Studien- und Prüfungsordnungen (Anlage Studienplan).

Alle Angaben zu geplanten Lehrveranstaltungen finden Sie im elektronischen Vorlesungsverzeichnis.

Informationen und Handreichungen zur Pflege von Modulbeschreibungen durch die Modulverantwortlichen finden Sie unter Modulpflege.

Hinweise zu fehlenden oder fehlerhaften Modulbeschreibungen senden Sie bitte direkt an modulkatalog@tu-ilmenau.de.

Modulinformationen zu Regelungs- und Systemtechnik 2 im Studiengang Master Biomedizinische Technik 2009
ACHTUNG: wird nicht mehr angeboten!
Modulnummer1613
Prüfungsnummer90353
FakultätFakultät für Informatik und Automatisierung
Fachgebietsnummer 2211 (Automatisierungstechnik)
Modulverantwortliche(r)Prof. Dr. Christoph Ament
TurnusWintersemester
SpracheDeutsch
Leistungspunkte3
Präsenzstudium (h)22
Selbststudium (h)68
VerpflichtungPflichtmodul
Abschlusskeiner
Details zum Abschluss
Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Vorkenntnisse

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

Lernergebnisse und erworbene Kompetenzen

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.

Inhalt

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
Medienformen und technische Anforderungen bei Lehr- und Abschlussleistungen in elektronischer Form

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.

Literatur
  • 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.
Lehrevaluation

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)

WS 2018/19 (Übung)

Hospitation:

WS 2013/2014