Lehrveranstaltungen / Courses

01-ET-BA-GRT-P

Dieses Praktikum wird auf Deutsch gehalten / This Lab will be hold in German

In diesem Praktikum soll der Stoff aus der Vorlesung „Grundlagen der Regelungstechnik“ vertieft werden. Inhalt ist sowohl der hardwaretechnische Aufbau von dynamischen Übertragungsgliedern als auch der Entwurf von PID-Reglern anhand der Methoden aus der Vorlesung. Das Praktikum besteht aus 6 betreuten Laborversuchen, die jeweils an einem 3-stündigen Termin im Institut durchgeführt werden. Für jeden Versuch existiert ein Skript, das zur Vorbereitung durchzuarbeiten ist. Die Sprache ist Deutsch.

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In this lab the content of the lecture „Basics of Control Engineering“ shall be applied. The lab deals with the electrical hardware realization of dynamic transfer elements as well as with the design of PID controllers using the methods of the lecture. The lab has got 6 lab experiments guided by tutors that have to be done at a fixed date within 3 hours in the institute. For each experiment there exists a script, which has to be prepared before.

01-ET-BA-GdM-P

Diese Vorlesung wird auf Deutsch gehalten / This lecture will be hold in German

Im Rahmen dieser Veranstaltung sollen die in der zugehörigen Vorlesung Grundlagen der Modellbildung vermittelten Inhalte anhand von überschaubaren Beispielen in die Praxis umgesetzt werden. Die Studierenden sollen interaktiv technische Systeme aus den Bereichen Technische Mechanik, Elektrotechnik, Thermodynamik sowie Mechatronik mathematisch modellieren und anschließend in Simulationsmodelle überführen und den Umgang mit diversen Softwaretools zur Simulation sowie Systemanalyse wie beispielsweise MATLAB^® Simulink^® oder aber LTSpice^® erlernen. Im Mittelpunkt steht der intuitive Umgang mit technischen Systemen und wie diese anhand grundlegender physikalischer Prinzipien wie z. B. Erhaltungssätze von Grund auf modelliert werden können. Zudem soll den Studierenden ein Einblick in die Möglichkeiten der modellbasierten Systemanalyse, wie beispielsweise durch Parameterstudien, gegeben werden.

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In the scope of this course, the content taught in the associated lecture Basics of Modelling is to be put into practice and applied to small-scale examples. The students will interactively model technical systems from the fields of Technical Mechanics, Electrical Engineering, Thermodynamics and Mechatronics mathematically, then implement them in form of simulation models and learn how to use various software tools for simulation and system analysis such as MATLAB® Simulink® or LTSpice®. The focus is on the intuitive handling of technical systems and how these can be modelled from scratch applying basic physical principles such as conservation laws. In addition, the students will be given an insight into the possibilities of model-based system analysis, for example through parameter studies.

01-ET-MA-LRT-P

Dieses Praktikum wird auf Deutsch und auf Englisch gehalten / This Lab will be hold in German and in English

In diesem Praktikum soll der Stoff aus der Vorlesung „Regelungstheorie I/Control Theory I“ vertieft werden. Inhalt ist der Entwurf von Zustandsreglern und Beobachtern anhand der Methoden aus der Vorlesung. Das Praktikum besteht aus 5 betreuten Laborversuchen, die jeweils an einem 3-stündigen Termin im Institut durchgeführt werden. Für jeden Versuch existiert ein Skript, das zur Vorbereitung durchzuarbeiten ist. Die Sprache ist Deutsch oder Englisch, je nach Zusammensetzung der Gruppe. Die Skripte liegen in beiden Sprachen vor.

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In this lab the content of the lecture “Control Theory I” shall be applied. The lab deals with the design of state space controllers and observers using the methods of the lecture. The lab has got 5 lab experiments guided by tutors that have to be done at a fixed date within 3 hours in the institute. For each experiment there exists a script in German and English, which has to be prepared before. The language is German or English, depending on the participants of each group.

01-ET-MA-CTh1(a)-V

Diese Vorlesung wird auf Englisch gehalten / This lecture will be hold in English

Diese Vorlesung beinhaltet die Einführung in die Zustandsdarstellung und Zustandsregelung zur Behandlung von Mehrgrößen-Systemen. Erläutert werden zunächst das Prinzip der Zustandsdarstellung mit ihren verschieden Normalformen sowie Begriffe wie Stabilität, Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit. Anschließend wird das Konzept einer Zustandsregelung behandelt, wobei auch auf die stationäre Genauigkeit und Beobachter eingegangen wird. Abschließend werden drei Entwurfsverfahren vorgestellt, und zwar das Polvorgabeverfahren, der LQR-Entwurf sowie die Entkopplung nach Falb-Wolovitch.

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This lecture includes the introduction into state space description and state space control for multi-input-multi-output systems. First, the principle of state space description is explained, including normal forms, definition of stability, controllability and observability. After that, the principle of state space control is introduced, including steady state accuracy and observers. Finally, three different methods of controller design are explained, which are the Pole Placement Method, the LQR, and the Decoupling Method of Falb-Wolovitch.

01-ET-MA-CTh2(a)-V

Die Vorlesungssprache richtet sich nach der Zusammensetzung des Auditoriums. / The language of this lecture depends on the composition of the auditory.

Abschließend zur Vorlesung Regelungstheorie I werden in dieser Vorlesung zunächst die Nullstellen von Systemen behandelt. Danach werden die Normen von Signalen und Systemen eingeführt, um dann anschließend mit dem Großteil der Vorlesung auf die Philosophie und den Entwurf von normoptimalen Regelungen einzugehen (H-2 und H-Unendlich).

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This lecture first deals shortly with zeros of systems. After that, norms of signals and systems are introduced, before in the main part of the lecture philosophy and design methods of norm-optimal controllers are explained (H-2 and H-infinity).

01-ET-MA-CTh3(a)-V

Die Vorlesungssprache richtet sich nach der Zusammensetzung des Auditoriums. / The language of this lecture depends on the composition of the auditory.

Diese Veranstaltung schließt unmittelbar an die beiden Veranstaltungen Regelungstheorie I und II an und fasst einige der bereits aus diesen Veranstaltungen bekannten Inhalte wieder auf und vertieft diese. Im Rahmen der Vorlesung werden insbesondere die Themengebiete der Exakten Linearisierung, µ-Synthese sowie Regelungs-Ljapunov-Funktionen behandelt. Darüber hinaus sollen von den Studierenden eigenständig Themen wie beispielsweise Modellprädiktive Regelung, Flachheits- oder Passivitätsbasierte Regelung oder aber Nichtlineare Zustandsbeobachter aufbereitet und in Form eines Seminarvortrags vorgestellt werden.

Wichtige Voraussetzungen zum erfolgreichen Verständnis der behandelten Themen sind grundlegende Inhalte aus den Vorlesungen Grundlagen der Regelungstechnik, Regelungstheorie I, Regelungstheorie II sowie Nichtlineare Systeme wie z. B.

• Differentialgleichungen, Übertragungsfunktionen und Zustandsraumdarstellung
• Visualisierung von Regelungssystemen (Blockschaltbilder)
• Stabilität und Stabilitätskriterien für dynamische Ein- sowie Mehrgrößensysteme sowie Methoden zur Stabilitätsanalyse
• Linearisierung (Taylorreihe) nichtlinearer Systeme an Arbeitspunkten
• Steuerbarkeit/Erreichbarkeit und Stabilisierbarkeit sowie Detektierbarkeit
• Ruhelagen bzw. Gleichgewichtszustände und Systemtransformationen
• Entwurf und Parametrierung linearer Regelungen im Frequenzbereich sowie im Zustandsraum

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This course directly succeeds the two courses Control Theory I and II and recapitulates and deepens some of the contents already known from these courses. The lecture deals in particular with the topics of Exact Linearisation, µ-Synthesis and Control Lyapunov Functions. In addition, students are expected to independently prepare topics such as Model Predictive Control, Flatness- or Passivity-based Control or Nonlinear State Observers and present them in the form of a seminar presentation.

Important prerequisites for successfully comprehending the topics covered are basic content from the lectures Basics of Control Engineering, Control Theory I, Control Theory II and Nonlinear Systems, e.g.

• Differential equations, transfer functions and state space representation
• Visualisation of control systems (block diagrams)
• Stability and stability criteria of single- and multivariable dynamic systems as well as methods for stability analysis
• Linearisation at operating points (Taylor approximation) of nonlinear systems
• Controllability/Reachability and stabilisability as well as detectability
• Points of rest or equilibrium points and system transformations
• Design and parameterisation of linear controllers in the frequency domain as well as in state space

01-ET-MA-NLS(a)-V

Diese Vorlesung wird auf Englisch gehalten / This lecture will be hold in English

Diese Vorlesung stellt eine Einführung in die Eigenschaften und Behandlung von nichtlinearen Systemen dar. Zunächst werden anhand von Regelkreisen mit Schaltern die Besonderheiten von nichtlinearen Systemen gegenüber linearen Systemen erläutert. Anschließend erfolgt eine Diskussion des Stabilitätsbegriffs für nichtlineare Systeme, gefolgt von einer Darstellung einiger Methoden zu ihrer Analyse, nämlich der direkten Methode von Ljapunov, der Methode der Beschreibungsfunktion, des Kreiskriteriums sowie der Hyperstabilitätstheorie. Abschließend werden Methoden des Reglerentwurfs behandelt, nämlich der Sliding-Mode-Regler sowie das Gain Scheduling.

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This lecture shall be an introduction into features and analysis of nonlinear systems. First, dealing with control loops with switches, some special features of nonlinear systems in contrast to linear systems will be explained. After that, a definition of stability of nonlinear systems is given, followed by some methods to analyze such systems, which are the Direct Method of Lyapunov, the Describing Function Method, the Circle Criterion and the Hyperstability Theory. At the end, two methods of controller desing are shown, which are the Sliding-Mode Controller and Gain Scheduling.

01-ET-MA-DS(a)-V

Diese Vorlesung wird auf Englisch gehalten / This lecture will be hold in English

Diese Vorlesung besteht aus drei Teilen. Im ersten Teil, der in etwa die Hälfte der Vorlesung umfasst, werden diskrete Systeme behandelt. Die Zeitdiskretisierung kontinuierlicher Prozesse wird notwendig, sobald man die Regelung in einem Mikroprozessor mit nicht zu vernachlässigenden Abtastzeiten realisiert. Im zweiten Teil der Vorlesung wird eine kurze Einführung in das Konzept und die theoretischen Grundlagen von adaptiven Reglern gegeben. Im dritten Teil werden dann Fuzzy-Regler und Neuronale Netze behandelt.

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This lecture contains 3 parts. In the first part, which is about the half of the lecture, discrete systems are dealed with. Time discretization of continuous processes gets necessary, if the control is realized on a microprocessor with sampling times that are not small compared to the plant dynamics. In the second part of the lecture a short introduction into the concept and theoretical background of adaptive control are given. In the third part Fuzzy Control and Neural Networks are introduced.

01-ET-MA-REE(a)-V

Diese Vorlesung wird auf Deutsch gehalten / This lecture will be hold in German

Diese Vorlesung soll einen Einblick in die Funktionsweise, die Probleme und die Regelung unseres elektrischen Energieversorgungssystems geben. Im ersten Teil werden Dampfkraftwerke behandelt, die, unabhängig von der Wärmequelle, vermutlich auch in Zukunft das Rückgrat der deutschen Energieerzeugung bilden werden. Im zweiten Teil wird auf die Netze und deren Regelung eingegangen. Im letzten Teil sollen die Studierenden durch eigene Referate zu Themen der Energiewende die Impulse zu einer lebhaften Diskussion liefern.

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This lecture shall give an insight into the function, the problems and the control of our electrical power supply system. The first part deals with steam power plants that, independently from the heat source, will be the backbone of the German power generation also in future. In the second part the grid and grid control will be discussed. In the last part the students shall give own presentations about topics of the Energiewende to deliver the impulses for an agile discussion.