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Modulbeschreibung (PDF)

 
 
Artificial Intelligence (Master of Science) >>

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

Modulverantwortliche/r: Knut Graichen
Lehrende: Knut Graichen, Johannes Reinhard


Startsemester: WS 2022/2023Dauer: 1 SemesterTurnus: jährlich (WS)
Präsenzzeit: 60 Std.Eigenstudium: 90 Std.Sprache: Deutsch

Lehrveranstaltungen:


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:

  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))
Dieses Modul ist daneben auch in den Studienfächern "Berufspädagogik Technik (Bachelor of Science)", "Berufspädagogik Technik (Master of Education)", "Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science)", "Elektromobilität-ACES (Bachelor of Science)", "Elektromobilität-ACES (Master of Science)", "Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)", "Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)", "Energietechnik (Master of Science)", "Informatik (Bachelor of Science)", "Informatik (Master of Science)", "Maschinenbau (Bachelor of Science)", "Maschinenbau (Master of Science)", "Mechatronik (Bachelor of Science)", "Mechatronik (Master of Science)", "Medizintechnik (Master of Science)", "Technomathematik (Bachelor of Science)", "Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)", "Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)" verwendbar. Details

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

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