Lehrveranstaltungen / Courses
GRUNDLAGEN DER REGELUNGSTECHNIK / BASICS OF CONTROL ENGINEERING
Diese Vorlesung wird auf Deutsch gehalten / This lecture will be hold in German
Diese Vorlesung verfolgt zwei Ziele: Zum einen sollen die Grundlagen für alle weiteren regelungstechnischen Vorlesungen gelegt werden, zum anderen sollen die Zuhörer aber auch in die Lage versetzt werden, einfache regelungstechnische Probleme für Eingrößensysteme zu analysieren und entsprechende Regler zu entwerfen. Von daher beschäftigt sich diese Vorlesung zunächst mit den Grundlagen der Systemanalyse, also Blockschaltbildern, Bode-Diagrammen, Ortskurven und dem Nyquist-Kriterium zur Stabilitätsanalyse. Im zweiten Abschnitt der Vorlesung werden dann verschiedene einfache Regler vorgestellt und für beispielhafte Strecken deren Entwurf durchgeführt.
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This lecture has got two goals: On one hand it shall give the fundamentals for all further control lectures, on the other hand the students shall learn to analyze simple control problems for single-input-single-output systems and to design appropriate controllers. Therefore, this lecture first deals with basics of system analysis as block diagrams, Bode diagrams, Nyquist plots and Nyquist criterion, before in the second part simple controllers are introduced and their design is shown for different examples.
PRAKTIKUM GRUNDLAGEN DER REGELUNGSTECHNIK / BASIC CONTROL LAB
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.
PRAKTIKUM REGELUNGSTECHNIK / ADVANCED CONTROL LAB
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.
REGELUNGSTHEORIE I / CONTROL THEORY I
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.
REGELUNGSTHEORIE II / CONTROL THEORY II
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).
REGELUNGSTHEORIE III / CONTROL THEORY III
Die Vorlesungssprache richtet sich nach der Zusammensetzung des Auditoriums. / The language of this lecture depends on the composition of the auditory.
Diese Vorlesung behandelt vorrangig die Exakte Linearisierung und die µ-Synthese. Unterrangig wird auch Ein-Ausgangssteuerbarkeit behandelt. Die Studenten sollen darüber hinaus Internal Model Control, Modellprädiktive Regelung, Flachheitsbasierte Regelung, Passivitätsbasierte Regelung und andere Themen in Seminarform erarbeiten. Dies soll die Studenten ertüchtigen, Regelungsprobleme aus einem breiteren Spektrum von Verfahren angehen zu können. Es wurden dabei explizit Verfahren ausgewählt, die in der Forschung aktuell einen hohen Stellenwert besitzen, industriell aber noch kaum eine Rolle spielen.
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This lecture deals with exact linearization and μ synthesis, and as a side-topic with IO-controllability. Students will be asked to use internal model control, model predictive control, flatness-based regulation, passivity-based regulation and other topics in seminar form. This is intended to encourage students to tackle control problems from a wide range of procedures. Explicit methods have been selected which are of great importance in research currently, but still play little industrial role.
NICHTLINERARE SYSTEME / NONLINEAR SYSTEMS
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.
DISKRETE SYSTEME / DISCRETE SYSTEMS
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.
REGELUNG IN DER ELEKTRISCHEN ENERGIEVERSORGUNG / CONTROL IN THE ELECTRICAL POWER SUPPLY SYSTEM
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.