Regelungstechnik B (Zustandsraummethoden) (RT B)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Control System Design B (State Space Methods))

Lehrveranstaltungen:

• • Regelungstechnik B (Zustandsraummethoden)
    (Vorlesung, 2 SWS, Knut Graichen, Fr, 10:15 - 11:45, 04.023; Beginn der Vorlesung: Montag, 17.10.2022. Mehr Informationen finden Sie rechtzeitig vor Beginn des Semesters unter StudOn.)
  • Übungen zu Regelungstechnik B (Zustandsraummethoden)
    (Übung, 2 SWS, Johannes Reinhard, Di, 8:15 - 9:45, H8; Beginn: 19.10.2022. / Mehr Informationen finden Sie rechtzeitig vor Beginn des Semesters unter StudOn.)

Empfohlene Voraussetzungen:

Vektor- und Matrizenrechnung sowie Grundlagen der Regelungstechnik (klassische Frequenzbereichsmethoden)

Inhalt:

• Motivation der Zustandsraumbetrachtung dynamischer Systeme in der Regelungstechnik

• Zustandsraumdarstellung dynamischer Systeme und deren Vereinfachung durch Linearisierung

• Analyse linearer und zeitinvarianter Systeme: Stabilität, Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit, Zusammenhang mit Ein-/Ausgangsbetrachtung

• Auslegung von linearen Zustandsreglern für lineare Eingrößensysteme

• Erweiterte Regelkreisstrukturen, insbesondere Vorsteuerung und Störgrößenkompensation

• Entwurf von Zustands- und Störgrößenbeobachtern und Kombination mit Zustandsreglern (Separationsprinzip)

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden können

• die Vorzüge der Zustandsraumbetrachtung im Vergleich zur Ein-/Ausgangsbetrachtung darlegen.

• für dynamische Systeme die Zustandsgleichungen aufstellen und durch Linearisierung vereinfachen.

• für LZI-Systeme die Zustandsgleichungen in Normalformen transformieren.

• Stabilität, Steuer- und Beobachtbarkeit von Zustandssystemen definieren und LZI-Systeme daraufhin untersuchen.

• ausführen, wie diese Eigenschaften mit den Eigenwerten und Nullstellen von LZI-Zustandssystemen zusammenhängen.

• den Aufbau einer Zwei-Freiheitsgrade-Zustandsregelung angeben und die Zweckbestimmung ihrer einzelnen Komponenten erläutern.

• realisierbare Vorsteuerungen zur Einstellung des Sollverhaltens entwerfen.

• Zielstellung und Aufbau eines Zustandsbeobachters erläutern.

• diesen zu einem Störbeobachter erweitern und Störaufschaltungen zur Kompensation von Dauerstörungen konzipieren.

• beobachterbasierte Zustandsregelungen durch Eigenwertvorgabe entwerfen.

• die Vorlesungsinhalte auf verwandte Problemstellungen übertragen und sich die Zustandsraummethoden der Regelungstechnik selbständig weiter erschließen.

Literatur:

• C.T. Chen. Control System Design, Pond Woods Press, 1987
  

• O. Föllinger. Regelungstechnik: Einführung in die Methoden und ihre Anwendung. 8. Auflage, Hüthig, 1994
  

• H. Geering. Regelungstechnik, 6. Auflage, Springer, 2004
  

• T. Kailath. Linear Systems, Prentice Hall, 1980
  

• G. Ludyk. Theoretische Regelungstechnik 1, Springer, 1995
  

• D.G. Luenberger. Introduction to Dynamic Systems, John Wiley & Sons, 1979
  

• J. Lunze. Regelungstechnik 1, 12. Auflage, Springer, 2020
  

• J. Lunze. Regelungstechnik 2, 10. Auflage, Springer, 2020
  

• L. Padulo, M.A. Arbib. System Theory, W.B. Saunders Company, 1974
  

• W.J. Rugh. Linear System Theory 2, Prentice Hall, 1996
  

Bemerkung:

Kann parallel zu Regelungstechnik A (Grundlagen) gehört werden.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Artificial Intelligence (Master of Science)
   (Po-Vers. 2021s | TechFak | Artificial Intelligence (Master of Science) | Gesamtkonto | Nebenfach | Nebenfach Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik | Robotics and automation | Regelungstechnik B (Zustandsraummethoden))
2. Artificial Intelligence (Master of Science)
   (Po-Vers. 2021s | TechFak | Artificial Intelligence (Master of Science) | Gesamtkonto | Nebenfach | Nebenfach Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik | Leistungselektronik | Regelungstechnik B (Zustandsraummethoden))

Studien-/Prüfungsleistungen:

Vorlesung Regelungstechnik B (Zustandsraummethoden) (Prüfungsnummer: 70601)

(englischer Titel: Lecture: Control Engineering B (State-Space Methods))

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 5.0 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: WS 2022/2023, 1. Wdh.: SS 2023, 2. Wdh.: keine Wiederholung

1. Prüfer:

Knut Graichen

Termin: 14.10.2022