Regelungstechnik
Modulinformationen
Das Modul umfasst die Grundlagen des klassischen Regelungsentwurfes im Frequenzbereich und dient als Einführung in die Problematik des Entwurfes von Regelungen für technische Systeme. Es bildet die Voraussetzung für die Auseinandersetzung mit weiterführenden Methoden und Verfahren der Regelungstechnik. Das Modul führt die mathematischen Grundlagen der Laplace-Transformation ein und ermöglicht damit die Abbildung linearer und zeitinvarianter Systeme in ein mathematisches Modell, basierend auf einer Systembeschreibung durch Übertragungsfunktionen. Die Darstellung von komplexen dynamischen Systemen im Strukturbild und deren Reduktion wird erläutert. Die Entwurfsziele von Regelungen werden vorgestellt und daraufhin die Sicherstellung der Stabilität im geschlossenen Regelkreis durch Stabilitätsanalysen nach Nyquist und Hurwitz motiviert. Sodann werden Entwurfsverfahren zur Analyse von Regelstrecken und zur Synthese von geschlossenen Regelkreisen erläutert. Dies sind das Frequenzkennlinienverfahren (Bode plot) und das Wurzelortsverfahren (root locus method). Damit wird gezeigt, wie die Dynamik des geschlossenen Regelkreises hinsichtlich seiner Schnelligkeit und seiner Genauigkeit eingestellt werden kann. Im weiteren Verlauf beschreibt das Modul zudem die Regelkreis- Synthese mit dem Betragsoptimum, den Aufbau einer Kaskadenregelung sowie die Entkopplung des Eingangs-/Ausgangsverhaltens von Mehrgrößensystemen.
| ECTS | 10 |
|---|---|
| Arbeitsaufwand | Kurs mit Übungen und Einsendeaufgaben; in 8 Kurseinheiten wird der Lehrinhalt thematisch gegliedert und vermittelt. Jede Kurseinheit beinhaltet Übungen zum Selbstlernen sowie Einsendeaufgaben mit der Möglichkeit zu einer individuellen Korrektur des eigenen Lösungsversuches. Optional können praktische Experimente zu den Kursinhalten (derzeit freiwillig in Absprache mit dem Lehrenden) durchgeführt werden. Dazu stehen Laboraufbauten in Hagen zur Verfügung. Studientage ergänzen das Lehrprogramm; diese werden als Präsenzveranstaltung durchgeführt und können ebenfalls optional zur Vertiefung des Verständnisses der Kursinhalte genutzt werden. Kursbegleitend wird MATLAB/Simulink als computergestütztes Simulationswerkzeug in zusätzlichem Kursmaterial vorgestellt (freiwillige Bearbeitung) und dessen Einsatz an regelungstechnischen Beispielen motiviert. Daraus ergibt sich folgender studentischer Workload: Bearbeitung der Kurseinheiten: 150 Stunden Bearbeitung der Übungsaufgaben: 90 Stunden Studientage und Prüfungsvorbereitung: 60 Stunden Praktika (freiwillig): 30 Stunden MATLAB/Simulink (freiwillig): 30 Stunden |
| Dauer des Moduls | zwei Semester |
| Häufigkeit des Moduls | in jedem Wintersemester |
| Anmerkung | Prüfungen über das Modul können nur noch bis einschließlich SS 2015 abgelegt werden. |
| Inhaltliche Voraussetzung | Vorausgesetzt werden Kenntnisse der Differenzial- und der Integralrechnung, Grundkenntnisse der Differentialgleichungen und der Elemente der komplexen Funktionentheorie (z.B. anhand der beiden Mathematik-Module des Pflichtbereichs erworben). |
