Technische Universität Ilmenau

Regelungs- und Systemtechnik 2 - Modultafeln der TU Ilmenau

Die Modultafeln sind ein Informationsangebot zu unseren Studiengängen. Rechtlich verbindliche Angaben zum Verlauf des Studiums entnehmen Sie bitte dem jeweiligen Studienplan (Anlage zur Studienordnung). Bitte beachten Sie diesen rechtlichen Hinweis. Angaben zum Raum und Zeitpunkt der einzelnen Lehrveranstaltungen entnehmen Sie bitte dem aktuellen Vorlesungsverzeichnis.

Fachinformationen zu Regelungs- und Systemtechnik 2 im Studiengang Bachelor Informatik 2010
ACHTUNG: wird nicht mehr angeboten!
Fachnummer1472
Prüfungsnummer2200020
FakultätFakultät für Informatik und Automatisierung
Fachgebietsnummer 2213 (Regelungstechnik)
Fachverantwortliche(r)Prof. Dr. Johann Reger
TurnusWintersemester
SpracheDeutsch
Leistungspunkte3
Präsenzstudium (h)34
Selbststudium (h)56
VerpflichtungWahlpflicht
Abschlussmündliche Prüfungsleistung, 45 Minuten
Details zum Abschluss

schriftliche Prüfungsleistung, 120 Minuten

Zusätzlich zur Prüfungsleistung muss das Praktikum inkl. Testat erfolgreich absolviert werden.

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Vorkenntnisse

Abgeschlossene Fächer Mathematik 1-3, Physik 1-2, Regelungs- und Systemtechnik und des Moduls Informatik

Lernergebnisse

Basierend auf der im Fach Regelungs- und Systemtechnik eingeführten Zustandsraummethodik können die Studenten die Zustandsgleichung eines Systems im Zeit- und Laplacebereich lösen. Die Studierenden lernen die wichtigsten Eigenschaften linearer Systeme im Zustandsraum, wie Stabilität, Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit, kennen und beurteilen. Die Studierenden können Systeme in den gebräuchlichen Normalformen (Steuerungs- und Beobachtungsnormalformen) beschreiben, was Voraussetzung für den Entwurf von Zustandsreglern und Beobachtern ist. Die Studierenden sind in der Lage Zustandsregler auf verschiedenen Wegen sowohl für Eingrößen- als auch für Mehrgrößensysteme zu entwerfen. Weiterhin können die Studenten erweiterte Strukturen, wie z.B. die Zustandsregelung mit Vorfilter zur Sicherung der Stationarität, bemessen.

Inhalt

1 Allgemeine Lösung der Zustandsgleichung

1.1. Lösung der skalaren Gleichung

1.2. Lösung der Vektor-Differentialgleichung

1.3. Berechnung der Transitionsmatrix 1.3.1. Direkte Auswertung

1.3.2. Berechnung der Transitionsmatrix über den Satz von Cayley-Hamilton

1.3.3. Berechnung der Transitionsmatrix durch Ähnlichkeitstransformation

1.4. Auswertung der Lösung der Zustandsgleichung

1.4.1. Impulsantwort und Sprungantwort (siehe auch RT1)

1.4.2. Lösung der Zustandsgleichung im Laplacebereich

1.5. Linearisierung um die Ruhelage

2 Strukturelle Eigenschaften linearer Systeme im Zustandsraum

2.1.Stabilitätsverhalten eines linearen zeitinvarianten Systems

2.2. Anmerkungen zu Eigenwert-Lage und Zeitverhalten

2.3. Steuerbarkeit

2.3.1. Steuerbarkeitskriterium Kalman

2.3.2. Steuerbarkeitskriterium nach Gilbert und Hantus

2.4. Beobachtbarkeit

2.4.1. Beobachtbarkeitskriterium nach Kalman

2.4.2. Beobachtbarkeitskriterium nach Gilbert/Hantus

2.5. Normalformen

2.5.1. Jordansche Normalform

2.5.2. Beobachtungsnormalform 1.Art (BNF)

2.5.3. Beobachtungsnormalform 2.Art

2.5.4. Steuerungsnormalform 1. Art (SNF)

2.5.5. Steuerungsnormalform 2. Art (SNF 2. Art)

3 Struktur von Zustandsgleichungen

3.1. Vorfilterberechnung auf Stationarität

3.2. Vorsteuerung mit Führungsgrößenaufschaltung

4 Zustandsreglersynthese 4.1. Polvorgabe (Eigenwert-Vorgabe)

4.2. Polvorgabe bei Transformation auf SNF 2.Art

4.3. Modale Regelung

4.4. Reglerentwurf durch Minimieren eines quadratischen Gütemaßes (Riccati Regler)

4.4.1. Die Ljapunov-Gleichung

4.4.2. Berechnung des Riccati-Reglers

4.4.3. Iterativ numerische Lösung der Riccati-Gleichung

4.4.4. Direkte Methode zur Lösung der Riccati-Gleichung

4.4.5. Vergleich zwischen Polvorgabe und Riccati-Entwurf

4.5. Entwurf von Regelungen für MIMO durch Entkopplung

4.5.1. Motivation

4.5.2. Differenzordnung

4.5.3. Direkte Systembeschreibung

4.5.4. Entkopplung

4.6 Vollständige modale Synthese nach Roppenecker

4.6.1 Allgemeine Zustandsreglerformel

Medienformen

Skript in Verbindung mit Folien, Tafelschrieb

Literatur
  • Föllinger, O.: Regelungstechnik. Hüthig; Auflage: 5. Auflage 1985
  • Lunze, J.: Regelungstechnik 2. Springer, Berlin 2004
  • Unbehauen, H.: Regelungstechnik II, Vieweg Verlag 2000
Lehrevaluation

Pflichtevaluation:

WS 2007/08 (Vorlesung)

WS 2013/14 (Fach)

Freiwillige Evaluation:

WS 2008/09 (Vorlesung, Übung)

WS 2010/11 (Vorlesung)

WS 2011/12 (Vorlesung, Übung)

WS 2012/13 (Vorlesung, Übung)

SS 2013 (Übung)

WS 2013/14 (Vorlesung, Übung)

Hospitation:

WS 2013/14

Informationen und Handreichungen zur Pflege von Modul- und Fachbeschreibungen durch den Modul- oder Fachverantwortlichen finden Sie auf den Infoseiten zum Modulkatalog.