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Systemtheorie und Regelungstechnik

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Systemtheorie und Regelungstechnik
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2012
Code: MST.SYS
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P231-0079
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
8V (8 Semesterwochenstunden, kumuliert)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
8
Studiensemester: 4
Dauer: 2 Semester
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur

[letzte Änderung 10.04.2011]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

MST.SYS (P231-0079) Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2012 , 4. Semester, Pflichtfach
MST.SYS (P231-0079) Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2011 , 4. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 120 Veranstaltungsstunden (= 90 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 8 Creditpoints 240 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 150 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
MST.MA1 Mathematik I
MST.MA2 Mathematik II


[letzte Änderung 01.10.2012]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Benedikt Faupel
Dozent/innen: Prof. Dr. Benedikt Faupel

[letzte Änderung 01.10.2012]
Lernziele:
Beherrschung und Kenntnis moderner Hilfsmittel zur Beurteilung des Zeit- und Frequenzverhaltens elementarer Übertragungssysteme. Beherrschung der verschiedenen Beschreibungsformen mit Anwendungen der Laplace-Transformation. Die kennengelernten Methoden sollen von den Studierenden sicher beherrscht und gezielt für die signaltechnische Aufbereitung von Sensorsignalen eingesetzt werden.
 
Umgang, Einsatz und Anwendung systemtheoretischer Methoden zur Lösung von praxisorientierten Regelungsaufgaben. Der Fokus liegt auf der Auswahl geeigneter Regelstrategien und Einstellung von Reglern. Die Studenten sollen Komplettlösungen bei Auswahl und Einstellung von Regelkreisen, insbesondere in der Einbindung von Sensoren und Aktoren, anwenden und beherrschen.
 
 
 


[letzte Änderung 10.04.2011]
Inhalt:
Teil I
 
1. Einführung in die Systemtheorie
   Definitionen, Normen und Nomenklatur
   LTI-Systeme und nicht lineare Systeme
   Anwendung der Laplace-Transformation und deren Rechenregeln
   Zeitbeschreibung von Systemen (Gewichtsfunktion und Sprungantwort)
2. Funktionsbeschreibung elementarer Übertragungsglieder
   Differentialgleichung und Übertragungsfunktion
   Pol-/Nullstellenverteilung
   Ortskurvendarstellung und Bodediagramm
3. Beschreibung von Reglern und Regelstrecken
   kontinuierliche Regler P, I, D, PID, PDT1
   Strecken, PT1, PT2, PTn, IT1, IT2, Totzeitelement, Allpass    
4. Systemstabilität
   Definition der Stabilität
   Algebraische Stabilitätskriterien  (Hurwitz- und Routh-Kriterium)
   Vereinfachtes Nyquistkriterium in der Ortskurvendarstellung
   Vereinfachtes Nyquistkriterium im Bodediagramm
5. Technische Anwendungsbeispiele
6. Simulation von Übertragungssystemen
 
Teil II
 
1.   Einführung  und Grundlagen der analogen Regelungstechnik
1.1. Regelkreiselemente und Wirkungspläne
1.2. Definitionen, Normen und Nomenklatur, Unterschied Regelung / Steuerung
1.3. Praktische Aufgabenstellungen der Regelungstechnik in  
     verfahrenstechnischen Anlagen
2.   Statisches und dynamisches Verhalten von Regelkreisen
2.1. Führungs- und Störübertragungsverhalten
2.2. Bestimmung der stationären Regelabweichung für verschiedene  
     Eingangssignalverläufe
3.   Entwurf / Einstellung / Optimierung von Reglern  im Zeitbereich
3.1. Einstellung von Regelkreisen auf definierte Dämpfung
3.2. Einstellung von Regelkreisen nach Ziegler-Nicols, / Chiens, Hrones, Reswick
3.3. Einstellung nach T-Summenregel
3.4. Einstellung nach Betrags- und symmetrischem Optimum
4.   Entwurf, Reglereinstellung und Optimierung nach dem   
     Frequenzkennlinienverfahren
4.1. Wurzelortskurvenverfahren
4.2. Einstellung nach Phasen- und Amplitudenreserve
4.3. Einstellung der Reglerparameter im Bodediagramm
5.   Nichtstetige Regler (Zwei- und Dreipunktregler)
5.1. Zeitverhalten
5.2. Optimierung / Einstellung nicht stetiger Regler
6.   Anwendungen Regelkreisverhalten und Reglerauslegung mit MATLAB/SIMULINK


[letzte Änderung 10.04.2011]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
Übungsblätter, Folien, Matlab/Simulink Beispiele  


[letzte Änderung 10.04.2011]
Literatur:
Teil I
 
Lutz, H.; Wendt, W.: Taschenbuch der Regelungstechnik; 3. Auflage; Verlag Harri Deutsch, Frankfurt/Main 2000.
Föllinger, O.: Regelungstechnik; 8. Auflage; Hüthig Verlag, Heidelberg 1994.
Föllinger, O.: Laplace- und Fourier-Transformation. Hüthig Verlag, Heidelberg, 1986.
Meyr, H.: Regelungstechnik und Systemtheorie.  Wissenschaftsverlag Mainz, Aachen, 2000.
Samal, E.; Becker, W.: Grundriss der praktischen Regelungstechnik. Oldenbourg Verlag, München 1996.
L. Merz; H. Jaschek: Grundkurs der Regelungstechnik, Oldenbourg Verlag, München, 1985.
H. Jaschek; W. Schwimm: Übungsaufgaben zum Grundkurs der Regelungstechnik,  Oldenbourg Verlag, München 1993.
Leonard, W.: Einführung in die Regelungstechnik; 6. Auflage. Vieweg Verlag, Braunschweig 1992.
Walter, H.: Kompaktkurs Regelungstechnik. Vieweg Verlag, Braunschweig 2001.
 
Teil II
 
Unbehauen, H.: Regelungstechnik I; 11. Auflage; Vieweg Verlag, Braunschweig; 2001
Lutz, H.; Wendt, W.: Taschenbuch der Regelungstechnik; 3. Auflage; Verlag Harri Deutsch, Frankfurt/Main 2000.
Föllinger, O.: Regelungstechnik; 8. Auflage; Hüthig Verlag, Heidelberg 1994.
Meyr, H.: Regelungstechnik und Systemtheorie.  Wissenschaftsverlag Mainz, Aachen, 2000.
Samal, E.; Becker, W.: Grundriss der praktischen Regelungstechnik. Oldenbourg Verlag, München 1996.
L. Merz; H. Jaschek: Grundkurs der Regelungstechnik, Oldenbourg Verlag, München, 1985.
H. Jaschek; W. Schwimm: Übungsaufgaben zum Grundkurs der Regelungstechnik,  Oldenbourg Verlag, München 1993.
Leonard, W.: Einführung in die Regelungstechnik; 6. Auflage. Vieweg Verlag, Braunschweig 1992.
Grupp F.; Grupp F. Matlab 6 für Ingenieure. Oldenbourg Verlag, München 2002.
Faupel, B.  Skript Regelungstechnik 1
 
 


[letzte Änderung 10.04.2011]
 
[Sat Nov 23 22:14:43 CET 2024, CKEY=ysur, BKEY=mst2, CID=MST.SYS, LANGUAGE=de, DATE=23.11.2024]