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Nonlinear Control Systems (NCS)5 ECTS (englische Bezeichnung: Nonlinear Control Systems)
Modulverantwortliche/r: Knut Graichen Lehrende:
Knut Graichen, Daniel Landgraf
Start semester: |
SS 2022 | Duration: |
1 semester | Cycle: |
jährlich (SS) |
Präsenzzeit: |
60 Std. | Eigenstudium: |
90 Std. | Language: |
Englisch |
Lectures:
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Nonlinear Control Systems
(Vorlesung, 3 SWS, Knut Graichen, Thu, 10:15 - 11:45, 04.023; Every 14 days alternating with practice. The course is planned as a face-to-face event. Interested participants please register via StudOn, where you will also be informed about any date/mode changes.)
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Exercises for Nonlinear Control Systems
(Übung, 1 SWS, Daniel Landgraf, Fri, 8:15 - 9:45, 04.023; Every 14 days alternating with practice. The course is planned as a face-to-face event. Interested participants please register via StudOn, where you will also be informed about any date/mode changes.)
Empfohlene Voraussetzungen:
Basic knowledge of advanced mathematics
Linear control theory (state space methods), e.g. “Regelungstechnik B”
Inhalt:
Many control problems are nonlinear by nature. Classical control methods are based on linear approximations or a linearization of these systems in the neighborhood of setpoints to be controlled. In contrast to linear control theory, this module focuses on advanced nonlinear methods for the analysis and control of nonlinear systems by exploiting structural properties. In summary, the course covers the following topics:
Examples of nonlinear physical systems and nonlinear phenomena
Introduction to computer algebra software
Analysis of nonlinear systems
Stability of nonlinear systems (Lyapunov stability)
Lyapunov-bases control design (Backstepping)
Reachability/controllability and observability of nonlinear systems
Exact linearization via feedback
Differential flatness of nonlinear systems
Flatness-based feedforward and feedback control of nonlinear systems
Lernziele und Kompetenzen:
After successful completion of the module, students will be able to
describe and analyze nonlinear systems
determine the input/output behavior of nonlinear systems
design nonlinear state feedback controllers via exact input-output and input-state linearization
apply the concept of differential flatness for the feedforward feedback control of nonlinear systems
use computer algebra software for the analysis and control design of nonlinear systems
Literatur:
- H.K. Khalil. Nonlinear Systems, Prentice Hall, 2002
S. Sastry. Nonlinear Systems, Springer, 1999
A. Isidori. Nonlinear Control Systems, Springer, 3. Auflage, 1995
J. Adamy. Nichtlineare Regelungen, Springer, 2009
J.-J. Slotine, W. Li. Applied Nonlinear Control, Prentice Hall, 1991
M. Vidyasagar. Nonlinear Systems Analysis, Prentice Hall, 2. Auflage, 1993
M. Krstic, I. Kanellakopoulos, P. Kokotovic. Nonlinear and Adaptive Control Design, John Wiley & Sons, 1995
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Artificial Intelligence (Master of Science)
(Po-Vers. 2021s | TechFak | Artificial Intelligence (Master of Science) | Gesamtkonto | Nebenfach | Nebenfach Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik | Robotics and automation | Nonlinear Control Systems)
- Berufspädagogik Technik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2011 | TechFak | Berufspädagogik Technik (Bachelor of Science) | Studienrichtung Elektrotechnik und Informationstechnik | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Nonlinear Control Systems)
- Berufspädagogik Technik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2020w | TechFak | Berufspädagogik Technik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Nonlinear Control Systems)
- Berufspädagogik Technik (Master of Education)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Berufspädagogik Technik (Master of Education) | Studienrichtung Elektro- und Informationstechnik (Masterprüfungen) | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Nonlinear Control Systems)
- Berufspädagogik Technik (Master of Education)
(Po-Vers. 2018w | TechFak | Berufspädagogik Technik (Master of Education) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Nonlinear Control Systems)
- Berufspädagogik Technik (Master of Education)
(Po-Vers. 2020w | TechFak | Berufspädagogik Technik (Master of Education) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Nonlinear Control Systems)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009 | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science) | Wahlfächer | Technische Wahlfächer (aus dem Angebot der Technischen Fakultät frei wählbar) | Nonlinear Control Systems)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009 | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science) | Studienrichtungen | Studienrichtung Automatisierungstechnik | Vertiefungsmodule (Wahlpflichtmodule) Automatisierungstechnik | Nonlinear Control Systems)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2017w | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science) | Technische Wahlfächer (aus dem Angebot der Technischen Fakultät frei wählbar) | Nonlinear Control Systems)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2017w | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science) | Studienrichtung Automatisierungstechnik | Vertiefungsmodule Automatisierungstechnik | Nonlinear Control Systems)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2019w | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlfächer | Technische Wahlfächer (aus dem Angebot der Technischen Fakultät frei wählbar) | Nonlinear Control Systems)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2019w | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Studienrichtung Automatisierungstechnik | Kern- und Vertiefungsmodule Automatisierungstechnik | Vertiefungsmodule Automatisierungstechnik | Nonlinear Control Systems)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science) | Studienrichtung Automatisierungstechnik | Vertiefungsmodule Automatisierungstechnik | Nonlinear Control Systems)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2015s | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science) | Gesamtkonto | Studienrichtung Automatisierungstechnik | Vertiefungsmodule Automatisierungstechnik | Nonlinear Control Systems)
- Informatik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Master of Science) | Gesamtkonto | Nebenfach | Nebenfach Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik | Automatisierungstechnik | Nonlinear Control Systems)
- Mechatronik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2007 | TechFak | Mechatronik (Bachelor of Science) | Mechatronik (Studienbeginn bis 30.09.2020) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule (aus Katalog) | Nonlinear Control Systems)
- Mechatronik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009 | TechFak | Mechatronik (Bachelor of Science) | Mechatronik (Studienbeginn bis 30.09.2020) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule | 1 Regelungstechnik | 1 Regelungstechnik | Nonlinear Control Systems)
- Mechatronik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2020w | TechFak | Mechatronik (Bachelor of Science) | Mechatronik (Studienbeginn ab 01.10.2020) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule | 1 Regelungstechnik | Nonlinear Control Systems)
- Mechatronik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2021w | TechFak | Mechatronik (Bachelor of Science) | Mechatronik (Studienbeginn ab 01.10.2021) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule | 1 Regelungstechnik | Nonlinear Control Systems)
- Mechatronik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule | Katalog | Nonlinear Control Systems)
- Mechatronik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Gesamtkonto | Vertiefungsrichtungen | Regelungstechnik | Nonlinear Control Systems)
- Mechatronik (Master of Science)
(Po-Vers. 2012 | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Mechatronik (Studienbeginn bis 30.09.2020) | Gesamtkonto | M3 Technische Wahlmodule | Nonlinear Control Systems)
- Mechatronik (Master of Science)
(Po-Vers. 2012 | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Mechatronik (Studienbeginn bis 30.09.2020) | Gesamtkonto | M1-M2 Vertiefungsrichtungen | 1 Regelungstechnik | 1 Regelungstechnik | Nonlinear Control Systems)
- Mechatronik (Master of Science)
(Po-Vers. 2020w | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Mechatronik (Studienbeginn ab 01.10.2020) | Gesamtkonto | M1-M2 Vertiefungsrichtungen | 1 Regelungstechnik | Nonlinear Control Systems)
- Mechatronik (Master of Science)
(Po-Vers. 2020w | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Mechatronik (Studienbeginn ab 01.10.2020) | Gesamtkonto | M3 Technische Wahlmodule | Nonlinear Control Systems)
- Mechatronik (Master of Science)
(Po-Vers. 2021w | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Mechatronik (Studienbeginn ab 01.10.2021) | Gesamtkonto | M1-M2 Vertiefungsrichtungen | 1 Regelungstechnik | Nonlinear Control Systems)
- Mechatronik (Master of Science)
(Po-Vers. 2021w | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Mechatronik (Studienbeginn ab 01.10.2021) | Gesamtkonto | M3 Technische Wahlmodule | Nonlinear Control Systems)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2018w | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science) | Studienrichtung Maschinenbau (Studienbeginn ab 01.10.2018) | Gesamtkonto | Technische Wahlmodule und Hochschulpraktikum | Technische Wahlmodule | Nonlinear Control Systems)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2018w | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science) | Studienrichtung Elektrotechnik (Studienbeginn ab 01.10.2018) | Gesamtkonto | Technische Wahlmodule und Hochschulpraktikum | Technische Wahlmodule | Nonlinear Control Systems)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
(Po-Vers. 2009 | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science) | Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen (bis 30.09.2018) | Gesamtkonto | Ingenieurwissenschaftliche Studienrichtungen | Technische Wahlmodule | Technische Wahlmodule | Nonlinear Control Systems)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
(Po-Vers. 2018w | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science) | Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen (Studienbeginn ab 01.10.2018) | Gesamtkonto | Studienrichtung Maschinenbau | Technische Wahlmodule und Hochschulpraktikum | Technische Wahlmodule | Nonlinear Control Systems)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
(Po-Vers. 2018w | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science) | Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen (Studienbeginn ab 01.10.2018) | Gesamtkonto | Studienrichtung Elektrotechnik | Technische Wahlmodule und Hochschulpraktikum | Technische Wahlmodule | Nonlinear Control Systems)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
(Po-Vers. 2021w | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science) | Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen Studienrichtung Elektrotechnik (Studienbeginn ab 01.10.2021) | Studienrichtung Elektrotechnik | Technische Wahlmodule und Hochschulpraktikum | Technische Wahlmodule | Nonlinear Control Systems)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
(Po-Vers. 2021w | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science) | Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen Studienrichtung Maschinenbau (Studienbeginn ab 01.10.2021) | Studienrichtung Maschinenbau | Technische Wahlmodule und Hochschulpraktikum | Technische Wahlmodule | Nonlinear Control Systems)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Nonlinear Control Systems (Prüfungsnummer: 25291)
- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: SS 2022, 1. Wdh.: WS 2022/2023
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