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Regelungstechnik
Automatic Control

Modul MW2022

Dieses Modul wird durch Lehrstuhl für Regelungstechnik (Prof. Lohmann) bereitgestellt.

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom SS 2013 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
SS 2013WS 2012/3

Basisdaten

MW2022 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Bachelor-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • weitere Module aus anderen Fachrichtungen
GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 75 h 5 CP

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Die Regelungstechnik - und allgemein die Automatisierungstechnik - beschäftigt sich mit der gezielten Beeinflussung von technischen Systemen. Das betrachtete System ist dadurch gekennzeichnet, dass es gegenüber dem Rest der Welt abgegrenzt ist und mit der Umgebung über Ein- und Ausgangssignale in Beziehung steht. Der Entwurf von Einrichtungen, die Eingangssignale derart generieren, dass die Ausgangssignale gewünschtes Verhalten aufweisen, ist Gegenstand der Regelunstechnik.

Inhalt:
1. Begriff der Regelung
2. Modellbildung
3. Die Laplace-Transformation
4. Analyse dynamischer Systeme
5. Regelkreis und Stabilität
6. Reglerentwurf
7. Erweiterte Regelungsstrukturen und Zustandsregelung
8. Digitale Realisierung

Lernergebnisse

Die Teilnehmer des Moduls sollen nach der Veranstaltung in der Lage sein
- Modelle einfacher mechanischer und elektrischer Systeme im Zeit- und Frequenzbereich herzuleiten,
- Kennlinien und Differentialgeichungen zu linearisieren,
- Systemeigenschaften wie Stabilität, Übertragunsverhalten, Linearität, usw. zu analysieren,
- Systemantworten mit Hilfe der Laplace-Transformation zu berechnen,
- mit Bode-Diagrammen und Ortskurven sicher umzugehen,
- einfache Reglerentwürfe im Zeit- und Frequenzbereich durchzuführen und die Stabilitätskriterien anzuwenden,
- erweiterte Regelungsstrukturen, wie Störgrößenaufschaltungen, Vorsteuerungen und Kaskadenregelungen zu entwerfen,
- kontinuierliche Regler in diskrete Rechenvorschriften für den Digitalrechner umzuwandeln,
- das Konzept des Zustandsraums zu verstehen und einfache Zustandsraummethoden anzuwenden.

Voraussetzungen

Vorausgesetzt wird der Stoff folgender Vorlesungen:

Höhere Mathematik I-III. Insbesondere der sichere Umgang mit komplexen Zahlen und der Laplace-Transformation

Technische Mechanik I-III. Modellierung einfacher mechanischer Systeme.

Technische Elektrizitätslehre I. Modellierung einfacher elektrischer Schaltungen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 3 Regelungstechnik - Vorlesung - (MW9020, MW2022, MW1530) Di, 08:15–09:45, MW 2001
Mi, 10:00–10:45, MW 2001
sowie einzelne oder verschobene Termine
UE 2 Regelungstechnik - Hausaufgabentutorium - (MW9020, MW2022, MW1530) Do, 13:30–15:00, 5502.EG.201
Mo, 11:00–12:30, 5502.EG.201
Di, 17:15–18:45, 5502.EG.201
UE 1 Regelungstechnik - Übung - (MW9020, MW2022, MW1530) Mi, 10:45–11:30, MW 2001
sowie einzelne oder verschobene Termine
UE 2 Regelungstechnik - Vertiefungs- und Literaturübung - (MW9020, MW2022, MW1530) Di, 13:30–14:15, 5502.EG.201
Di, 14:15–15:00, 5502.EG.201
UE 1 Regelungstechnik - Zusatzübung - (MW9020, MW2022, MW1530) Mo, 17:00–18:00, MW 2001
Di, 16:00–17:00, MW 0350
sowie einzelne oder verschobene Termine

Lern- und Lehrmethoden

In der Vorlesung werden durch Vortrag und Tafelanschrieb alle Methoden systematisch aufeinander aufbauend hergeleitet und an Beispielen illustriert. Weiteres Begleitmaterial steht in Form von Beiblättern zum Download zur Verfügung.

Übungsblätter werden wöchentlich zum Download über Moodle bereitgestellt und im Rahmen der Übung vorgerechnet, wobei die aktive Teilnahme der Studierenden durch Fragen und Kommentare erwünscht ist. Zu allen Aufgaben stehen Musterlösungen zur Verfügung.

Vorlesung und Übung umfassen den prüfungsrelevanten Lehrstoff.

Die folgenden vier Veranstaltungen sind Zusatzangebote, die die Studierenden je nach persönlichem Bedarf und Interesse wahrnehmen können:

1) Zusatzübung:
Der in der Vorlesung und Übung vermittelte Stoff wird weiter vertieft. Sie bietet Raum für zusätzliche Aufgaben und beleuchtet Themen der Vorlesung und Übung aus anderen Blickwinkeln, um Zusammenhänge herauszuarbeiten. Übungsblätter und Musterlösungen zu den Zusatzübungen stehen wöchentlich zum Download über Moodle zur Verfügung.

2) Hausaufgabenübung:
Es werden Hausaufgabenblätter mit weiteren Übungs- und ehemaligen Prüfungsaufgaben besprochen. Die Hausaufgabenblätter werden über Moodle bereitgestellt.

3) Repetitorium:
Diskussionsrunde in kleinem Teilnehmerkreis zur
a) Vertiefung des insbesondere in der Übung vermittelten Lehrstoffes und
b) Hilfestellung bei der Klausurvorbereitung.

4) Vertiefungs- und Literaturübung
Interessierte können hier Fragen und Themen zur Diskussion stellen, die den Vorlesungsstoff vertiefen oder über ihn hinausgehen. Prof. Lohmann entwickelt dazu an der Tafel ausführlichere Herleitungen als in der Vorlesung, gibt tiefergehende Information und diskutiert die zugehörige Literatur.

Medienformen

Vortrag, Tafelanschrieb,
Beiblätter, Übungen und Zusatzübungen zum Download

Literatur

[1] Föllinger, O.: Regelungstechnik. 11. Auflage, VDE-Verlag 2013. Ein Standard-Werk. Der Vorlesungsstoff wird bis auf wenige Ausnahmen gut abgedeckt.
[2] Lunze, J.: Regelungstechnik 1 Springer 1997. Lehrbuch in 2 Bänden, dessen 1. Band das den Stoff ebenfalls gut abdeckt. Viele Beispiele und Übungsaufgaben, auch mit MATLAB.
[3] Isermann, R.: Regelungstechnik I. Shaker Verlag 2002
[4] Horn, M. und Dourdoumas, N.: Regelungstechnik. Pearson Studium 2004

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer schriftlichen Prüfung von 90 Minuten sind die vermittelten Inhalte auf verschiedene Problemstellungen anzuwenden. Besonderer Wert wird auf das Verständnis des Stoffs gelegt, weshalb Lösungsansätzen und Transferleistungen ein hoher Stellenwert zukommt. Zur Prüfung ist lediglich ein von eigener Hand beschriebenes Doppelblatt (Vorder- und Rückseite) DIN A4 zugelassen. Kein Taschenrechner.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

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