Technische Universität Ilmenau

Systems and Control 1 - Modultafeln of TU Ilmenau

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You can find all details on planned lectures and classes in the electronic university catalogue.

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module properties Systems and Control 1 in degree program Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2021
module number200018
examination number2200654
departmentDepartment of Computer Science and Automation
ID of group 2213 (Control Engineering)
module leaderProf. Dr. Johann Reger
term summer term only
languageDeutsch
credit points5
on-campus program (h)45
self-study (h)105
obligationobligatory module
examwritten examination performance, 120 minutes
details of the certificate
signup details for alternative examinations
maximum number of participants
previous knowledge and experience

Grundkenntnisse der Höheren Mathematik (z.B. aus dem GIG)

learning outcome
  • Die Studierenden können für ein nichtlineares Eingangs-Ausgangs-Modell eine an einem Betriebspunkt gültige lineare Approximation bestimmen.

  • Basierend auf der Frequenzbereichsmethodik können die Studierenden die Übertragungsfunktion für kontinuierliche lineare Eingrößensysteme aufstellen.

  • Die Studierenden kennen die wichtigsten Übertragungsfunktionen linearer Eingrößensysteme und können diese kombinieren sowie interpretieren.

  • Die Studierenden können Eigenschaften wie die Stabilität, den Amplituden- und Phasenrand sowie die Bandbreite anhand der Übertragungsfunktion des Systems untersuchen und beurteilen.

  • Die Studierenden sind in der Lage, dynamische Regler wie z.B. PID-Regler mit Hilfe des Bode-Diagramms, der Youla-Parametrierung sowie auf algebraische Weise zu entwerfen.

  • Die Studierenden kennen die wichtigsten Regelkreisarchitekturen und wissen diese gezielt zur Verbesserung der Performance des Regelkreises einzusetzen.
content
  • Motivation: Beispielprobleme, Unterschied von Steuerung und Regelung
  • Lineare zeitinvariante SISO-Systeme: nichtlineare Ein-/Ausgangsdarstellung, Linearität, Linearisierung um Betriebspunkt, Lösung, exponentelle Stabilität, stationäre Verstärkung, Kleinsignale, Normierung
  • Übertragungsverhalten: Laplace-Transformation, Übertragungsfunktion, Pole und Nullstellen, Standardregelkreisglieder, Sprungantwort, Sensitivitätsfunktionen, Regelkreis, Kompositionen von Übertragungsfunktionen
  • Frequenzbereich: Frequenzgang, Nyquist-Ortskurve, Frequenzkennlinien bzw. Bode-Diagramm, Filter, Bandbreite
  • Reglerentwurf im Frequenzbereich: Standardregler, PID-Regler, interne Stabilität des Regelkreises, Nyquist-Kriterium, robuste Stabilität, Amplituden- und Phasenrand, Frequenzkennlinienverfahren (Kompensation, Entwurf nach Kenngrößen), Totzeit und Smith-Prädiktor
  • Algebraischer Reglerentwurf: Implementierbarkeit, direkte Reglerberechnung, einfache Polvorgabe, Polvorgabe unter Nebenbedingungen
  • Regelkreisarchitekturen: Vorfilter, Störgrößenaufschaltung, Kaskadenregelung, Vorsteuerung, Kombination von Steuerung und Regelung
  • Die Studierenden können Übungsaufgaben in Kleingruppen in Vorbereitung der Lehrveranstaltung gemeisam lösen.

  • Die Studierenden können einfache Regelungsprobleme lösen und diese im Team am Versuchsstand implementieren.

  • Die gemeinsamen Beobachtungen bei der Versuchsdurchführung können im Team diskutiert, beurteilt und interpretiert werden.


media of instruction

Folie, Tafel

https://moodle2.tu-ilmenau.de/enrol/index.php?id=2684

literature / references
  • Föllinger, O., Regelungstechnik, Hüthig, 1994
  • Goodwin, G., Graebe, S., Salgado M., Control System Design, Prentice Hall, 2001
  • Horn, M., Dourdoumas, N., Regelungstechnik, Pearson Studium, 2004
  • Reinisch, K. , Analyse und Synthese kontinuierlicher Steuerungs- und Regelungssysteme, Verl. Technik, 1996 
  • Unbehauen, H., Regelungstechnik I & II, Vieweg, 1983
evaluation of teaching