Modulhandbuch Master Technische Kybernetik und Systemtheorie
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Modulhandbuch
Master
Technische Kybernetik und
Systemtheorie
Studienordnungsversion: 2014
gültig für das Sommersemester 2019
Erstellt am: 02. Mai 2019
aus der POS Datenbank der TU Ilmenau
Herausgeber: Der Rektor der Technischen Universität Ilmenau
URN: urn:nbn:de:gbv:ilm1-mhb-14558Inhaltsverzeichnis
1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.F Ab-
LP
Name des Moduls/Fachs V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P schluss
Kernbereich
Systemtheorie 2 FP 5
Systemtheorie 2 210 PL 5
Differentialgleichungen FP 5
Differentialgleichungen 210 PL 5
Nichtlineare Regelungssysteme 1 FP 5
Nichtlineare Regelungssysteme 1 211 PL 5
Dynamische Prozessoptimierung FP 5
Dynamische Prozessoptimierung 211 PL 5
Vertiefungsbereich
Mechatronische Energiewandlersysteme FP 5
Mechatronische Energiewandlersysteme 211 PL 5
120min
Nichtlineare Regelungsysteme 2 FP 5
Nichtlineare Regelungssysteme 2 211 PL 5
Strömungsmechanik 1 FP 5
Strömungsmechanik 1 210 PL 90min 5
Ereignisdiskrete Systeme FP 5
Ereignisdiskrete Systeme (in English) 310 PL 5
120min
Hybride Systeme FP 5
Hybride Systeme 211 PL 5
Adaptive und strukturvariable Regelungssysteme FP 5
Adaptive und strukturvariable 211 PL 5
Regelungssysteme
Prozess- und Umweltsystemtechnik FP 5
Prozess und Umweltsystemtechnik 310 PL 30min 5
Hierarchische Steuerungssysteme FP 5
Hierarchische Steuerungssysteme 211 PL 5
Kommunikations- und Bussysteme FP 5
Kommunikations- und Bussysteme 211 PL 5
Diagnose- und Vorhersagesysteme FP 5
Diagnose- und Vorhersagesysteme 220 PL 30min 5
Fuzzy und Neuro Control FP 5
Fuzzy- and Neuro Control 211 PL 5
Wissensbasierte Systeme FP 5
Wissensbasierte Systeme 310 PL 30min 5
Systemtheorie 3 FP 5
Systemtheorie 3 210 PL 30min 5
Analysis dynamischer Systeme FP 5
Analysis dynamischer Systeme 210 PL 30min 5
Erweiterungsbereich
FP 0
Elektrodynamik FP 15
Numerische Simulation des EMF 220 PL 30min 5
Theoretische Elektrotechnik 1 220 PL 5
Technische Elektrodynamik 220 PL 30min 5Mobile Robotik FP 15
Kognitive Robotik PL 8
Kognitive Systeme / Robotik 200 VL 0
Lernen in kognitiven Systemen 210 VL 0
Robotvision & MMI PL 7
Mensch-Maschine-Interaktion 200 VL 0
Robotvision 210 VL 0
Mathematische Systemtheorie FP 15
Bifurkationstheorie 210 PL 30min 5
Funktionentheorie und Integraltransformation 210 PL 30min 5
Vektoranalysis 210 PL 30min 5
Angewandte Analysis 210 PL 30min 5
Maßtheorie 310 PL 30min 5
Systemtheorie 3 210 PL 30min 5
Differentialgleichungen FP 15
Numerik partieller Differentialgleichungen 210 PL 5
Analysis dynamischer Systeme 210 PL 30min 5
Erhaltungsgleichungen 210 PL 30min 5
Funktionalanalysis 210 PL 30min 5
Globale Theorie dynamischer Systeme 210 PL 30min 5
Partielle Differentialgleichungen 310 PL 30min 5
Thermo- und Fluiddynamik FP 15
Angewandte Wärmeübertragung 220 PL 5
Strömungsmechanik 1 210 PL 90min 4
Wärmeübertragung 2 110 PL 90min 3
Angewandte Thermofluiddynamik 200 PL 30min 3
Numerische Strömungsmechanik 220 PL 90min 5
Strömungsmechanik 2 220 PL 90min 5
Schlüsselqualifikation MO 5
Hauptseminar Master TKS 020 SL 3
Studium generale MO 2
Masterarbeit FP 30
Abschlusskolloquium zur Master-Arbeit PL 6
Masterarbeit 900 h MA 6 24Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Systemtheorie 2
Modulnummer: 101420
Modulverantwortlich: Prof. Dr. Achim Ilchmann
Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert
Lernergebnisse
Fach-, Methoden- und Systemkompetenz, Verstehen der grundlegenden Begriffe eines weiterführenden Gebiets
der Systemtheorie. Der Student soll in der Lage sein, auf dem vermittelten Forschungsgebiet eigenständig zu
forschen und zu relevanten Forschungsergebnissen zu kommen.
Vorraussetzungen für die Teilnahme
Grundlagen der Analysis und linearen Algebra sowie Systemtheorie 1
Detailangaben zum Abschluss
Seite 4 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Systemtheorie 2
Systemtheorie 2
Fachabschluss: Prüfungsleistung schriftlich Art der Notengebung: Gestufte Noten
Sprache:Deutsch Pflichtkennz.:Wahlpflichtfach Turnus:Sommersemester
Fachnummer: 9231 Prüfungsnummer:2400618
Fachverantwortlich: Prof. Dr. Achim Ilchmann
Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h):116 SWS:3.0
Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet:2416
SWS nach 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.FS
Fach- V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P
semester 2 1 0
Lernergebnisse / Kompetenzen
Fach-, Methoden- und Systemkompetenz, Verstehen der grundlegenden Begriffe eines weiterführenden Gebiets
der Systemtheorie. Der Student soll in der Lage sein, auf dem vermittelten Forschungsgebiet eigenständig zu
forschen und zu relevanten Forschungsergebnissen zu kommen.
Vorkenntnisse
Grundlagen der Analysis und linearen Algebra sowie Systemtheorie 1
Inhalt
Konzepte eines weiterführenden Gebiets der Systemtheorie, zum Beispiel der linearen Systemtheorie
differential-algebraischer Gleichungen, der nichtlinearen Systemtheorie gewöhnlicher
Differentialgleichungen oder der modellprädiktiven Regelung nichtlinearer Systeme.
Medienformen
Beamer, Tafel.
Literatur
T. Berger and T. Reis: Controllability of Linear Differential Algebraic Systems - A Survey in A. Ilchmann, T. Reis:
Surveys in Differential-Algebraic Equations I, Differential-Algebraic Equations Forum 2013, Springer-Verlag
L. Grüne: Mathematische Kontrolltheorie, Vorlesungsskript Uni Bayreuth, 3.Auflage.
L. Grüne, J. Pannek: Nonlinear Model Predictive Control - Theory and Algorithms in Communications and
Control Engineering (Series Editors: A. Isidori, J.H. van Schuppen, E.D. Sontag, M. Thoma, and M. Krstic),
Springer Verlag, 2011.
J.B. Rawlings, D.Q. Mayne: Model Predictive Control: Theory and Design, Fifth Electronic Download, Nob Hill
Publishing, Madison, Wisconsin, 2015.
E.D. Sontag: Mathematical Control Theory: Deterministic Finite Dimensional Systems, Second Edition, Springer,
New York, 1998.
Detailangaben zum Abschluss
verwendet in folgenden Studiengängen:
Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2008
Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2013 Vertiefung AM
Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2013 Vertiefung WM
Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Seite 5 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Differentialgleichungen
Modulnummer: 101421
Modulverantwortlich: Prof. Dr. Achim Ilchmann
Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert
Lernergebnisse
Fach-, Methoden- und Systemkompetenz, Verstehen weiterführender Konzepte gewöhnlicher
Differentialgleichungen bzw. differential-algebraischer Gleichungen. Der Student soll in der Lage sein, auf dem
vermittelten Gebiet eigenständig zu forschen und zu relevanten Forschungsergebnissen zu kommen.
Vorraussetzungen für die Teilnahme
Grundlagen der Analysis und linearen Algebra
Detailangaben zum Abschluss
Seite 6 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Differentialgleichungen
Differentialgleichungen
Fachabschluss: Prüfungsleistung mündlich Art der Notengebung: Gestufte Noten
Sprache:Deutsch Pflichtkennz.:Wahlpflichtfach Turnus:Wintersemester
Fachnummer: 101044 Prüfungsnummer:2400619
Fachverantwortlich: Prof. Dr. Achim Ilchmann
Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h):116 SWS:3.0
Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet:2416
SWS nach 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.FS
Fach- V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P
semester 2 1 0
Lernergebnisse / Kompetenzen
Fach-, Methoden- und Systemkompetenz, Verstehen weiterführender Konzepte gewöhnlicher
Differentialgleichungen bzw. differential-algebraischer Gleichungen. Der Student soll in der Lage sein, auf dem
vermittelten Gebiet eigenständig zu forschen und zu relevanten Forschungsergebnissen zu kommen.
Vorkenntnisse
Grundlagen der Analysis und linearen Algebra
Inhalt
Stabilitäts- und Lyapunovtheorie (nichtlinearer, zeitvarianter) gewöhnlicher Differentialgleichungen oder eine
Einführung in die Lösungstheorie (linearer) differential-algebraischer Gleichungen mit Einblicken in die
zugehörige Stabilitätstheorie.
Medienformen
Tafel
Literatur
H. Amann: Gewöhnliche Differentialgleichungen. Walter de Gruyter, 1995.
B. Aulbach: Gewöhnliche Differentialgleichungen. Spektrum, Akad. Verlag, 1997.
L. Grüne und O. Junge: Gewöhnliche Differentialgleichungen: eine Einführung aus der Perspektive der
dynamischen Systeme. Springer-Verlag, 2009.
H.K. Khalil: Nonlinear Systems, third edition, Prentice Hall, 2002.
P. Kunkel and V.L. Mehrmann: Differential-algebraic equations: analysis and numerical solution, European
Mathematical Society, 2006.
H. Logemann and E.P. Ryan: Ordinary Differential Equations - Analysis, Qualitative Theory and Control,
Springer-Verlag, 2014.
S. Trenn: Solution Concepts for Linear DAEs: A Survey in A. Ilchmann, T. Reis (Eds.), Surveys in Differential-
Algebraic Equations I, Springer-Verlag, 2013.
Detailangaben zum Abschluss
verwendet in folgenden Studiengängen:
Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2013 Vertiefung AM
Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2013 Vertiefung WM
Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Seite 7 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Nichtlineare Regelungssysteme 1
Modulnummer: 100722
Modulverantwortlich: Prof. Dr. Johann Reger
Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert
Lernergebnisse
• Die Studierenden sind in der Lage, die Existenz und Eindeutigkeit von Lösungen nichtlinearer dynamischer
Systemmodelle zu untersuchen.
• Die Studierenden können typische nichtlineare Phänomene wie z.B. Grenzzyklen oder endliche
Entweichzeit einordnen und analysieren.
• Die Studierenden können Eigenschaften von nichtlinearen Systemen zweiter Ordnung in der Phasenebene
analysieren und beurteilen.
• Die Studierenden können die Stabilität von Ruhelagen nichtlinearer Systeme überprüfen und beurteilen.
• Für die Klasse der Euler-Lagrange-Systeme können die Studierenden Betriebspunkt- und Folgeregelungen
entwerfen.
• Die Studierenden können adaptive Regelungen mit Hilfe der Lyapunov-Theorie entwerfen.
• Die Studierenden können Regelungen zur Verbesserung des Einzugsbereichs entwerfen.
Vorraussetzungen für die Teilnahme
Detailangaben zum Abschluss
Mündliche Prüfung (30 min) + Testat für das Praktikum
Seite 8 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Nichtlineare Regelungssysteme 1
Nichtlineare Regelungssysteme 1
Fachabschluss: mehrere Teilleistungen Art der Notengebung: Generierte Noten
Sprache:Deutsch Pflichtkennz.:Wahlpflichtfach Turnus:Sommersemester
Fachnummer: 100498 Prüfungsnummer:220399
Fachverantwortlich: Prof. Dr. Johann Reger
Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h):105 SWS:4.0
Fakultät für Informatik und Automatisierung Fachgebiet:2213
SWS nach 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.FS
Fach- V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P
semester 2 1 1
Lernergebnisse / Kompetenzen
• Die Studierenden sind in der Lage, die Existenz und Eindeutigkeit von Lösungen nichtlinearer dynamischer
Systemmodelle zu untersuchen.
• Die Studierenden können typische nichtlineare Phänomene wie z.B. Grenzzyklen oder endliche
Entweichzeit einordnen und analysieren.
• Die Studierenden können Eigenschaften von nichtlinearen Systemen zweiter Ordnung in der Phasenebene
analysieren und beurteilen.
• Die Studierenden können die Stabilität von Ruhelagen nichtlinearer Systeme überprüfen und beurteilen.
• Für die Klasse der Euler-Lagrange-Systeme können die Studierenden Betriebspunkt- und Folgeregelungen
entwerfen.
• Die Studierenden können adaptive Regelungen mit Hilfe der Lyapunov-Theorie entwerfen.
• Die Studierenden können Regelungen zur Verbesserung des Einzugsbereichs entwerfen.
Vorkenntnisse
Grundkenntnisse über Zustandsraumverfahren, z.B. aus Regelungs- und Systemtechnik 2
Inhalt
• Mathematische Grundlagen
• Nichtlineare dynamische Systeme als Anfangswertproblem
• Existenz und Eindeutigkeitsfragen
• Stabilitätsuntersuchung in der Phasenebene
• Stabilitätsbegriff und Stabilitätsanalyse nach Lyapunov
• Reglerentwurf mit Hilfe der Lyapunov-Theorie
Medienformen
Entwicklung an der Tafel, Beiblätter, Übungsblätter und Simulationsbeispiele unter:
http://www.tu-ilmenau.de/regelungstechnik/lehre/nichtlineare-regelungssysteme-1
Literatur
• Khalil, H., Nonlinear Systems, Prentice Hall, 1996
• Slotine, J.-J., Li, W., Applied Nonlinear Control, Prentice Hall, 1991
• Sontag, E., Mathematical Control Theory, Springer, 1998
• Spong, M., Hutchinson, S., Vidyasagar, M., Robot Modeling and Control, Wiley, 2005
• Vidyasagar, M., Nonlinear Systems Analysis, SIAM, 2002
Detailangaben zum Abschluss
schriftliche Prüfungsleistung, 120 Minuten
Zusätzlich zur Prüfungsleistung muss das Praktikum inkl. Testat erfolgreich absolviert werden.
verwendet in folgenden Studiengängen:
Master Electrical Power and Control Engineering 2013
Master Elektrotechnik und Informationstechnik 2014 Vertiefung AST
Master Ingenieurinformatik 2014
Master Mechatronik 2014
Master Mechatronik 2017
Seite 9 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2013 Vertiefung AT
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2014 Vertiefung AT
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2015 Vertiefung AT
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2018 Vertiefung AT
Seite 10 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Dynamische Prozessoptimierung
Modulnummer: 100355
Modulverantwortlich: Prof. Dr. Pu Li
Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert
Lernergebnisse
Die Studierenden können
• die Grundlagen, Problemstellungen und Methoden der dynamischen Prozessoptimierung klassifizieren,
• Methoden und Werkzeuge anwenden,
• unterschiedliche Problemstellungen und mathematische Herleitungen analysieren und generieren
• optimale Steuerungen berechnen sowie
• Anwendungsfälle für industrielle Prozesse analysieren, entwickeln und bewerten.
Vorraussetzungen für die Teilnahme
Detailangaben zum Abschluss
1) Schriftliche Prüfung, 90 min. und
2) Unbenoteter Schein (Testat) für Praktikum. Praktikum umfasst zwei Versuche.
Seite 11 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Dynamische Prozessoptimierung
Dynamische Prozessoptimierung
Fachabschluss: Prüfungsleistung alternativ Art der Notengebung: Generierte Noten
Sprache:Deutsch Pflichtkennz.:Wahlpflichtfach Turnus:Sommersemester
Fachnummer: 8195 Prüfungsnummer:220372
Fachverantwortlich: Prof. Dr. Pu Li
Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h):105 SWS:4.0
Fakultät für Informatik und Automatisierung Fachgebiet:2212
SWS nach 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.FS
Fach- V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P
semester 2 1 1
Lernergebnisse / Kompetenzen
Die Studierenden können
• die Grundlagen, Problemstellungen und Methoden der dynamischen Prozessoptimierung klassifizieren,
• Methoden und Werkzeuge anwenden,
• unterschiedliche Problemstellungen und mathematische Herleitungen analysieren und generieren
• optimale Steuerungen berechnen sowie
• Anwendungsfälle für industrielle Prozesse analysieren, entwickeln und bewerten
Vorkenntnisse
Grundlagen der Mathematik, Physik, Elektrotechnik; Regelungs- und Systemtechnik
Inhalt
Indirekte Verfahren
- Variationsverfahren, Optimalitätsbedingungen
- Das Maximum-Prinzip
- Dynamische Programmierung
- Riccati-Optimal-Regler
Direkte Verfahren
- Methoden zur Diskretisierung, Orthogonale Kollokation
- Lösung mit nichtlinearen Programmierungsverfahren
- Simultane und Sequentielle Verfahren
Anwendungsbeispiele
- Prozesse in der Luft- und Raumfahrtindustrie
- Prozesse in der Chemieindustrie
- Prozesse in der Wasserbewirtschaftung
Praktikum: 2 Versuche: DynPO-1: Numerische Lösung von Optimalsteuerungsaufgaben, Dyn-PO2:
Programmierung und numerische Lösung von Optimalsteuerungsproblemen
mittels Standardsoftware
Medienformen
Präsentation, Vorlesungsskript, Tafelanschrieb
Literatur
D. G. Luenberger. Introduction to Dynamic Systems. Wiley. 1979
A. C. Chiang. Elements of Dynamic Optimization. McGraw-Hill. 1992
D. P. Bertsekas. Dynamic Programming and Stochastic Control. Academic Press. 1976
M. Athans, P. Falb. Optimal Control. McGraw-Hill. 1966
A. E. Bryson, Y.-C. Ho. Applied Optimal Control. Taylor & Francis. 1975
O. Föllinger. Optimale Regelung und Steuerung. Oldenbourg. 1994
R. F. Stengel. Optimal Control and Estimation. Dover Publications. 1994
J. Macki. Introduction to Optimal Control Theory. Springer. 1998
D. G. Hull. Optimal Control Theory for Applications. Springer. 2003
M. Papageorgiou, M. Leibold, M. Buss. Optimierung. 4. Auflage. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-662-46936-1
(Campus-Lizenz TU Ilmenu)
Detailangaben zum Abschluss
Seite 12 von 971) Schriftliche Prüfung, 120 min. und
2) Testat für durchzuführendes Praktikum. Praktikum umfast zwei Versuche.
verwendet in folgenden Studiengängen:
Master Electrical Power and Control Engineering 2013
Master Elektrotechnik und Informationstechnik 2014 Vertiefung AST
Master Ingenieurinformatik 2009
Master Ingenieurinformatik 2014
Master Mechatronik 2008
Master Mechatronik 2014
Master Mechatronik 2017
Master Research in Computer & Systems Engineering 2009
Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2013 Vertiefung AT
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2014 Vertiefung AT
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2015 Vertiefung AT
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2018 Vertiefung AT
Seite 13 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Mechatronische Energiewandlersysteme
Modulnummer: 101422
Modulverantwortlich: Prof. Dr. Thomas Sattel
Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert
Lernergebnisse
Vorraussetzungen für die Teilnahme
Detailangaben zum Abschluss
Seite 14 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Mechatronische Energiewandlersysteme
Mechatronische Energiewandlersysteme
Fachabschluss: Prüfungsleistung schriftlich 120 min Art der Notengebung: Gestufte Noten
Sprache:Deutsch Pflichtkennz.:Wahlpflichtfach Turnus:Sommersemester
Fachnummer: 100247 Prüfungsnummer:2300423
Fachverantwortlich: Prof. Dr. Thomas Sattel
Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h):105 SWS:4.0
Fakultät für Maschinenbau Fachgebiet:2341
SWS nach 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.FS
Fach- V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P
semester 2 1 1
Lernergebnisse / Kompetenzen
Die Studierenden kennen die wichtigsten Energiewandlungsprinzipien auf der Basis klassischer und relativ
neuartiger aktiver Materialien (Smart Materials, Intelligent Materials), können für einfache
Energiewandlungsaufgaben einen modellbasierten mechatronischen Entwurf als Aktuator, Motor, Sensor,
Generator oder Transformator vornehmen. Die Studierenden kennen den Stand der Forschung und
Entwicklungstendenzen im Bereich dieser Energiewandlersysteme und wissen die vielfältigen
Anwendungsgebiete dieser Energiewandlersysteme.
Vorkenntnisse
Inhalt
Mechatronische Energiewandlung auf der Basis aktiver Materialien ist ein relativ junges Forschungs- und
Entwicklungsgebiet, das reichhaltiges Potenzial für industrielle Innovationen bietet. Anwendungsgebiete sind in
der Präzisionstechnik, Medizintechnik, Fertigungstechnik, Automobiltechnik, Mikro-Nanotechnik, Antriebstechnik,
Messtechnik, Konsumgütertechnik u. a. Die Vorlesung betrachtet alle mechatronische Aspekte:
Werkstoffgrundlagen, Wandlerprinzipien, Schwingungsverhalten, Leistungselektronik sowie Steuerung und
Regelung und gliedert sich in folgende Teile
• Einführung: Anwendungsbeispiele, Aktive Materialien, Zustandsgrößen, Energieformen, Wechselwirkung
zwischen den Zustandsgrößen, Grundlagen der Kontinuumsphysik (Kinematik, Bilanzgleichungen,
Materialgleichungen), Wandlungsprinzipien, Netzwerkdarstellung
• Piezoelektrische Systeme: Materialaufbau, Materialgleichungen, Wirkungsweise d33-, d31-, d15-Effekt
Phänomenologie (Drift, Hysterese, Linearität, …), Herstellung, Fertigung, Aufbau, Bauelemente, Aktoren,
Motoren, Sensoren, Transformatoren, Messsysteme, Konstruktionsprinzipien, Anwendungsbeispiele,
Modellbildung für den quasistatischen und dynamischen Betrieb, Leistungselektronik, Regelung
• Magnetostriktive Systeme: Materialaufbau, Physikalischer Effekt, Bauelemente, Anwendungsbeispiele,
Leistungselektronik, Entwurf von Wandlern
• Elektro- und magnetorheologische Systeme: Einsatzgebiete, Strömungsmechanische Grundlagen,
Wirkprinzipien, Aufbau,Modellbildung und Entwurf, Leistungselektronik, Anwendungsbeispiele, Messung von
Kenngrößen
• Formgedächtnislegierungssysteme: Thermische und magnetische Formgedächtnislegierungen,
physikalische Effekte, Wirkprinzipien, Aufbau, Modellbildung und Entwurf
• Elektroaktive Polymersysteme: Allgemeine Übersicht zu EAP, Materialien, physikalische Prinzipien,
Wirkprinzipien, Aufbau, Modellbildung und Entwurf von dielektrisch aktiven Polymersystemen
Medienformen
Vorlesung: Mischung aus Power-Point Präsentation und Tafelanschrieb
Übung: Vorrechenübung an der Tafel und mit Power-Point ergänzt durch Selbstrechenübungen mit
Unterstützung durch den Übungsassistenten
Literatur
Vorlesungsunterlagen und Mitschrift, weitere Literatur wird in der Vorlesung bei Bedarf bekanntgegeben.
Detailangaben zum Abschluss
Die Endnote kann gebildet werden durch die bestandene schriftliche Prüfung und das bestandene Praktikum.
Seite 15 von 97verwendet in folgenden Studiengängen:
Bachelor Mechatronik 2013
Bachelor Polyvalenter Bachelor mit Lehramtsoption für berufsbildende Schulen - Elektrotechnik 2013 Vertiefung
Bachelor Polyvalenter Bachelor mit Lehramtsoption für berufsbildende Schulen - Metalltechnik 2013 Vertiefung
Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Seite 16 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Nichtlineare Regelungsysteme 2
Modulnummer: 100907
Modulverantwortlich: Prof. Dr. Johann Reger
Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert
Lernergebnisse
• Die Studierenden sind in der Lage, nichtlineare Systemmodelle aus der Mechatronik in eine PCHD-
Darstellung zu bringen.
• Die Studierenden wissen das Konzept Passivität für den Zustandsreglerentwurf einzusetzen.
• Die Studierenden beherrschen die wichtigsten Backstepping-Regelungsverfahren, können diese
verallgemeinern und für Anwendungen problemorientiert anpassen.
• Die Studierenden können die Bedingungen bei der exakten Linearisierung überprüfen und das Konzept
zum Entwurf von Betriebspunktregelungen einsetzen.
• Die Studierenden haben die Fähigkeit, das Konzept Flachheit beim Vorsteuerungsentwurf und bei
Folgeregelungen zu nutzen.
• Die Studierenden können lokale Beobachter für nichtlineare flache Systeme entwerfen.
• Die Studierenden sind in der Lage, nichtlineare Entkopplungsregler zu berechnen.
Vorraussetzungen für die Teilnahme
Detailangaben zum Abschluss
Mündliche Prüfung (30 min) + Testat für das Praktikum
Seite 17 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Nichtlineare Regelungsysteme 2
Nichtlineare Regelungssysteme 2
Fachabschluss: mehrere Teilleistungen Art der Notengebung: Generierte Noten
Sprache:Deutsch Pflichtkennz.:Wahlpflichtfach Turnus:Wintersemester
Fachnummer: 100762 Prüfungsnummer:220402
Fachverantwortlich: Prof. Dr. Johann Reger
Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h):105 SWS:4.0
Fakultät für Informatik und Automatisierung Fachgebiet:2213
SWS nach 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.FS
Fach- V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P
semester 2 1 1
Lernergebnisse / Kompetenzen
• Die Studierenden sind in der Lage, nichtlineare Systemmodelle aus der Mechatronik in eine PCHD-
Darstellung zu bringen.
• Die Studierenden wissen das Konzept Passivität für den Zustandsreglerentwurf einzusetzen.
• Die Studierenden beherrschen die wichtigsten Backstepping-Regelungsverfahren, können diese
verallgemeinern und für Anwendungen problemorientiert anpassen.
• Die Studierenden können die Bedingungen bei der exakten Linearisierung überprüfen und das Konzept
zum Entwurf von Betriebspunktregelungen einsetzen.
• Die Studierenden haben die Fähigkeit, das Konzept Flachheit beim Vorsteuerungsentwurf und bei
Folgeregelungen zu nutzen.
• Die Studierenden können lokale Beobachter für nichtlineare flache Systeme entwerfen.
• Die Studierenden sind in der Lage, nichtlineare Entkopplungsregler zu berechnen.
Vorkenntnisse
Nichtlineare Regelungssysteme 1
Inhalt
• Dissipativität und Passivität
• Backstepping-Regelungen
• Exakte Eingangs-Zustandslinearisierung (SISO)
• Exakte Eingangs-Ausgangslinearisierung (SISO)
• Regelungsentwurf
• Folgeregelung mit Beobachter
• Exakte Linearisierung (MIMO) und Entkopplung
http://www.tu-ilmenau.de/regelungstechnik/lehre/nichtlineare-regelungssysteme-2
Medienformen
Entwicklung an der Tafel, Beiblätter, Übungsblätter und Simulationsbeispiele unter:
http://www.tu-ilmenau.de/regelungstechnik/lehre/nichtlineare-regelungssysteme-2
Literatur
• Isidori, A., Nonlinear Control Systems, Band 1, Springer, 2001
• Khalil, H., Nonlinear Systems, Prentice Hall, 1996
• Krstic, M., Kanellakopoulus, I., Kokotovic, P., Nonlinear and Adaptive Control Design, Wiley, 1995
• Marino, R., Tomei, P., Nonlinear Control Design: Geometric, Adaptive and Robust, Prentice Hall, 1995
• Slotine, J.-J., Li, W., Applied Nonlinear Control, Prentice Hall, 1991
Detailangaben zum Abschluss
mündliche Prüfungsleistung, 30 Minuten
Zusätzlich zur Prüfungsleistung muss das Praktikum inkl. Testat erfolgreich absolviert werden.
verwendet in folgenden Studiengängen:
Master Electrical Power and Control Engineering 2013
Master Elektrotechnik und Informationstechnik 2014 Vertiefung AST
Master Ingenieurinformatik 2014
Seite 18 von 97Master Mechatronik 2014
Master Mechatronik 2017
Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2013 Vertiefung AT
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2014 Vertiefung AT
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2015 Vertiefung AT
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2018 Vertiefung AT
Seite 19 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Strömungsmechanik 1
Modulnummer: 101423
Modulverantwortlich: Prof. Dr. Jörg Schumacher
Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert
Lernergebnisse
Vorraussetzungen für die Teilnahme
Detailangaben zum Abschluss
Seite 20 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Strömungsmechanik 1
Strömungsmechanik 1
Fachabschluss: Prüfungsleistung schriftlich 90 min Art der Notengebung: Gestufte Noten
Sprache:Deutsch Pflichtkennz.:Wahlpflichtfach Turnus:Sommersemester
Fachnummer: 1596 Prüfungsnummer:2300016
Fachverantwortlich: Prof. Dr. Jörg Schumacher
Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h):116 SWS:3.0
Fakultät für Maschinenbau Fachgebiet:2347
SWS nach 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.FS
Fach- V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P
semester 2 1 0
Lernergebnisse / Kompetenzen
Die Studierenden erhalten einen einführenden Überblick in die Grundlagen und Konzepte der
Strömungsmechanik mit Anwendungen für die Ingenieurwissenschaften. Die Studierenden sind in der Lage
typische strömungsmechanische Aufgabenstellungen zu analysieren und erlernte Methoden für deren Lösung
anzuwenden. Die Übungen auf der Basis von wöchentlich empfohlenen Übungsaufgaben dienen zur Festigung
und Anwendung der vermittelten Vorlesungsinhalte.
Vorkenntnisse
Physikalische Grundlagen und mathematische Fähigkeiten aus dem Grundstudium Ingenieurwissenschaften, z.
B. Mathematik 1 bis 3 für Ingenieure
Inhalt
• Erhaltungssätze für Masse
• Impuls und Energie
• Hydrostatik
• Dimensions- und Ähnlichkeitsanalyse
• Bernoulligleichung
• Impulssatz
• Rohrströmung
• Gasdynamik
• Grenzschichttheorie
Medienformen
Tafel, Folien, Beamer Präsentation, Handouts
Literatur
• Kuhlmann, H.: Strömungsmechanik, Pearson
• Schlichting, H.: Grenzschicht-Theorie, Springer
• White, F. M.: Fluid Mechanics, McGraw-Hill
Detailangaben zum Abschluss
verwendet in folgenden Studiengängen:
Bachelor Fahrzeugtechnik 2008
Bachelor Fahrzeugtechnik 2013
Bachelor Maschinenbau 2008
Bachelor Maschinenbau 2013
Bachelor Mechatronik 2013
Bachelor Polyvalenter Bachelor mit Lehramtsoption für berufsbildende Schulen - Elektrotechnik 2013 Vertiefung
Bachelor Polyvalenter Bachelor mit Lehramtsoption für berufsbildende Schulen - Metalltechnik 2013 Vertiefung
Bachelor Technische Physik 2011
Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2008
Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2013 Vertiefung AM
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Seite 22 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Ereignisdiskrete Systeme
Modulnummer: 100903
Modulverantwortlich: Prof. Dr. Yuri Shardt
Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert
Lernergebnisse
Die Studierenden lernen wichtige Eigenschaften ereignisdiskreter Systeme in Form von Automaten zu
beschreiben und zu analysieren.
Die Studierenden können einfache Supervisoren für typische Systemspezifikationen im geschlossenen
Regelkreis entwerfen.
Zur Reduktion der Komplexität der Entwurfsaufgabe werden die Studierenden in die Lage versetzt, modulare
und dezentrale sowie hierachische Enturfsmethoden erfolgreich anzuwenden.
Vorraussetzungen für die Teilnahme
keine
Detailangaben zum Abschluss
Seite 23 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Ereignisdiskrete Systeme
Ereignisdiskrete Systeme (in English)
Fachabschluss: Prüfungsleistung schriftlich 120 min Art der Notengebung: Gestufte Noten
Sprache:Englisch Pflichtkennz.:Wahlpflichtfach Turnus:Sommersemester
Fachnummer: 7631 Prüfungsnummer:2200271
Fachverantwortlich: Prof. Dr. Yuri Shardt
Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h):105 SWS:4.0
Fakultät für Informatik und Automatisierung Fachgebiet:2211
SWS nach 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.FS
Fach- V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P
semester 3 1 0
Lernergebnisse / Kompetenzen
·Die Studierenden lernen wichtige Eigenschaften ereignisdiskreter Systeme in Form von Automaten zu
beschreiben und zu analysieren. ·Die Studierenden können einfache Supervisoren für typische
Systemspezifikationen im geschlossenen Regelkreis entwerfen. ·Zur Reduktion der Komplexität der
Entwurfsaufgabe werden die Studierenden in die Lage versetzt, modulare und dezentrale sowie hierachische
Enturfsmethoden erfolgreich anzuwenden.
Vorkenntnisse
Abschluß der Grundausbildung in Mathematik, Regelungstechnik
Inhalt
·Eigenschaften ereignisgetriebener Prozesse ·formale Sprachen und Automaten ·Eigenschaften von Automaten
·das Konzept des Supervisory-Control ·Steuerbarkeit und Blockierungsfreiheit von Automaten ·minimal
restriktiver Supervisor-Entwurf ·modulare und dezentrale Ansätze ·hierarchische Entwurfsverfahren ·Stellen-
Transitions-Netze
Medienformen
Tafel, Beiblätter, PC-Unterstützung
Literatur
·Christos Cassandras, Stéphane Lafortune, Introduction to Discrete Event Systems, Springer, 2008 ·Jan Lunze,
Ereignisdiskrete Systeme: Modellierung und Analyse dynamischer Systeme mit Automaten, Markovketten und
Petrinetzen, Oldenbourg, 2006 ·William Wonham, Supervisory Control of Discrete-Event Systems,
Vorlesungsskriptum, http://www.control.utoronto.ca/cgi-bin/dldes.cgi
Detailangaben zum Abschluss
verwendet in folgenden Studiengängen:
Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2010
Master Elektrotechnik und Informationstechnik 2014 Vertiefung AST
Master Ingenieurinformatik 2014
Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
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Modul: Hybride Systeme
Modulnummer: 100904
Modulverantwortlich: Prof. Dr. Johann Reger
Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert
Lernergebnisse
Die Studierenden können die elementaren Eigenschaften von technischen Signalen und Systemen einordnen
und bewerten. Sie sind in der Lage, dynamische Systemmodelle von technischen Prozessen abzuleiten und
beherrschen den Einsatz von Werkzeugen zu deren Simulation. Sie besitzen grundlegende Fähigkeiten zur
Analyse und Synthese von MIMO-Regelkreisstrukturen im Zeitbereich.
Vorraussetzungen für die Teilnahme
Detailangaben zum Abschluss
ohne Angaben
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Modul: Hybride Systeme
Hybride Systeme
Fachabschluss: mehrere Teilleistungen Art der Notengebung: Generierte Noten
Sprache:Deutsch Pflichtkennz.:Wahlpflichtfach Turnus:Sommersemester
Fachnummer: 101426 Prüfungsnummer:220416
Fachverantwortlich: Prof. Dr. Johann Reger
Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h):105 SWS:4.0
Fakultät für Informatik und Automatisierung Fachgebiet:2213
SWS nach 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.FS
Fach- V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P
semester 2 1 1
Lernergebnisse / Kompetenzen
Die Studierenden können die elementaren Eigenschaften von technischen Signalen und Systemen einordnen
und bewerten. Sie sind in der Lage, dynamische Systemmodelle von technischen Prozessen abzuleiten und
beherrschen den Einsatz von Werkzeugen zu deren Simulation. Sie besitzen grundlegende Fähigkeiten zur
Analyse und Synthese von MIMO-Regelkreisstrukturen im Zeitbereich.
Vorkenntnisse
Automatisierungstechnik 1 (wünschenswert sind Vorkenntnisse in Regelungs- und Systemtechnik sowie
Ereignisdiskrete Systeme).
Inhalt
Endliche Automaten
Gezeitete Automaten
Hybride Automaten
Numerische Simulation hybrider Automaten
Hybride Regelung kontinuierlicher Systeme
Regelung hybrider Systeme
Stabilitätsanalyse hybrider Systeme
Verifikation hybrider Systeme
Medienformen
Folien zur Vorlesung, Tafelanschrieb
Literatur
A. van der Schaft: An Introduction to Hybrid Dynamical Systems, Springer Verlag, 2000.
J. Lunze und F. Lamnabhi-Lagarrigue (Editoren): Handbook of Hybrid Systems Control: Theory, Tools,
Applications, Cambridge University Press, 2009
Detailangaben zum Abschluss
ohne
verwendet in folgenden Studiengängen:
Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Seite 26 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Adaptive und strukturvariable Regelungssysteme
Modulnummer: 100908
Modulverantwortlich: Dr. Kai Wulff
Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert
Lernergebnisse
Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls:
• Kennen die Studierenden unterschiedliche Systemklassen, die für nichtlineare und schaltende Systeme
betrachtet werden
• Kennen die Studierenden verschiedene Stabilitätskonzepte für solche Systemklassen
• Kennen die Studierenden Stabilitätskriterien für die unterschiedlichen Systemklassen und können diese
anwenden.
• Kennen die Studierenden die unterschiedliche Verfahren zum Entwurf adaptiver und strukturvariabler
Regelungen und sind in der Lage diese anzuwenden.
• Sind die Studierenden in der Lage typische Softwarewerkzeuge zur Analyse und zum Entwurf von
adaptiven Regelkreisen zu verwenden.
• Können die Studierenden adaptive und strukturvariable Regler auf gängigen Plattformen implementieren.
Vorraussetzungen für die Teilnahme
ohne
Detailangaben zum Abschluss
Zusätzlich zur Prüfungsleistung muss das Praktikum inkl. Testat erfolgreich absolviert werden.
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Modul: Adaptive und strukturvariable Regelungssysteme
Adaptive und strukturvariable Regelungssysteme
Fachabschluss: mehrere Teilleistungen Art der Notengebung: Generierte Noten
Sprache:deutsch Pflichtkennz.:Wahlpflichtfach Turnus:Wintersemester
Fachnummer: 100755 Prüfungsnummer:220401
Fachverantwortlich: Dr. Kai Wulff
Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h):105 SWS:4.0
Fakultät für Informatik und Automatisierung Fachgebiet:2213
SWS nach 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.FS
Fach- V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P
semester 2 1 1
Lernergebnisse / Kompetenzen
Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls:
• Kennen die Studierenden unterschiedliche Systemklassen, die für nichtlineare und schaltende Systeme
betrachtet werden
• Kennen die Studierenden verschiedene Stabilitätskonzepte für solche Systemklassen
• Kennen die Studierenden Stabilitätskriterien für die unterschiedlichen Systemklassen und können diese
anwenden.
• Kennen die Studierenden die unterschiedliche Verfahren zum Entwurf adaptiver und strukturvariabler
Regelungen und sind in der Lage diese anzuwenden.
• Sind die Studierenden in der Lage typische Softwarewerkzeuge zur Analyse und zum Entwurf von
adaptiven Regelkreisen zu verwenden.
• Können die Studierenden adaptive und strukturvariable Regler auf gängigen Plattformen implementieren.
Vorkenntnisse
Regelungs- und Systemtechnik 1 und 2
Inhalt
• Standardregelkreis mit statischer Nichtlinearität
• Stabilitätskriterien im Frequenzbereich (KYP-Lemma, Passivität, Popov-Kriterium, Kreiskriterium)
• Stabilität schaltender Systeme
• Adaptive Regelungsverfahren
• Strukturvariable Reglungsverfahren (Sliding-Mode Control, Gain-Scheduling)
Medienformen
Entwicklung an der Tafel, Folienpräsentationen, Simulationen, Beiblätter, Übungsblätter und
Simulationsbeispiele
Literatur
• Rugh, “Linear System Theory”, Prentice Hall, 1996
• M. Vidyasagar. Nonlinear Systems Analysis. 2. Edition. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1993.
• H. K. Khalil. Nonlinear Systems. 3. Edition. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, 2002.
• O. Föllinger. Nichtlineare Regelungssysteme 2. 7. Edition. Oldenbourg, München, 1993.
• O. Föllinger. Nichtlineare Regelungssysteme 3. 1. Edition. Oldenbourg, München, 1970.
Detailangaben zum Abschluss
mündliche Prüfungsleistung, 30 Minuten
Zusätzlich zur Prüfungsleistung muss das Praktikum positiv abgeschlossen werden.
verwendet in folgenden Studiengängen:
Master Electrical Power and Control Engineering 2013
Master Elektrotechnik und Informationstechnik 2014 Vertiefung AST
Master Ingenieurinformatik 2014
Master Mechatronik 2008
Master Mechatronik 2014
Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Seite 28 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Prozess- und Umweltsystemtechnik
Modulnummer: 101354
Modulverantwortlich: Prof. Dr. Pu Li
Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert
Lernergebnisse
Die Studierenden können
• durch die Anwendung grundlegender physikalischer Gesetzmäßigkeiten verschiedene technische Prozesse
mathematisch beschreiben,
• typische verfahrenstechnische Prozesse kennen lernen und modellieren,
• Dynamik einzelner Prozesse anhand der Ergebnisse der theoretischen Prozessanalyse (Modellbildung)
und deren Abstraktion zu analysieren sowie
• Analogien zwischen verschiedenen Klassen technischer Prozesse (mechanisch, elektrisch,
verfahrenstechnisch, ...) herstellen
• ausgewählte komplexe dynamische Umweltprozesse erklären,
• Modelle solcher Prozesse verstehen und im Rahmen modellgestützter Entscheidungshilfesysteme
anwenden,
• Optimierungstechniken für die Entwicklung von Entscheidungshilfen verstehen und anwenden,
• Entscheidungshilfesysteme analysieren, entwerfen und evaluieren.
Vorraussetzungen für die Teilnahme
Detailangaben zum Abschluss
.
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Modul: Prozess- und Umweltsystemtechnik
Prozess und Umweltsystemtechnik
Fachabschluss: Prüfungsleistung mündlich 30 min Art der Notengebung: Gestufte Noten
Sprache:Deutsch Pflichtkennz.:Wahlpflichtfach Turnus:Wintersemester
Fachnummer: 101195 Prüfungsnummer:2200480
Fachverantwortlich: Prof. Dr. Pu Li
Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h):105 SWS:4.0
Fakultät für Informatik und Automatisierung Fachgebiet:2212
SWS nach 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.FS
Fach- V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P
semester 3 1 0
Lernergebnisse / Kompetenzen
Die Studierenden können
• durch die Anwendung grundlegender physikalischer Gesetzmäßigkeiten verschiedene technische Prozesse
mathematisch beschreiben,
• typische verfahrenstechnische Prozesse kennen lernen und modellieren,
• Dynamik einzelner Prozesse anhand der Ergebnisse der theoretischen Prozessanalyse (Modellbildung)
und deren Abstraktion zu analysieren,
• Analogien zwischen verschiedenen Klassen technischer Prozesse (mechanisch, elektrisch,
verfahrenstechnisch, ...) herstellen
• ausgewählte komplexe dynamische Umweltprozesse erklären,
• Modelle solcher Prozesse verstehen und im Rahmen modellgestützter Entscheidungshilfesysteme
anwenden,
• Optimierungstechniken für die Entwicklung von Entscheidungshilfen verstehen und anwenden,
• Entscheidungshilfesysteme analysieren, entwerfen und evaluieren.
Vorkenntnisse
Grundlagen der Mathematik, Physik, Elektrotechnik, Regelungs- und Systemtechnik 1, 2, 3, Prozessoptimierung
1+2
Inhalt
• Einführung in die theoretische Prozessanalyse
• Grundsätzlicher Ablauf der theoretischen Prozessanalyse–Bilanzgleichungen
• Grundlagen der Thermodynamik
• Modellbildung thermischer Trennprozesse
• Chemisches Gleichgewicht
• Dynamik von Reaktoren
• Kinetik katalytischer Reaktion mittels Enzyme
• Komplexe dynamische Umweltprozesse (Prozesse der Wassergüte, der Wassermengenverteilung, des
Pflanzenwachstums und solartechnische Systeme)
• Pflanzliche Wachstumsprozesse, biologische Reinigungsprozesse, Wasserqualität in Seen, Talsperren
oder auch in Trinkwassernetzen
• Globale Modelle (Populations-, Konsumtions- sowie Umweltbelastungsmodelle)
• Messung, Übertragung, Speicherung und Vorverarbeitung von Umweltdaten; Verwendung zur Modellierung
• Nutzung solcher Modelle in modellgestützten Entscheidungshilfesystemen
• Nutzung von Optimierungstechniken für die Entwicklung von modellgestützten Entscheidungshilfen für
Umweltprozesse
Medienformen
Präsentation, Tafelanschrieb
Literatur
E. Blass: Entwicklung verfahrenstechnischer Prozesse. Springer. 1997
A. Mersmann, M. Kind, J. Stichlmair: Thermische Verfahrenstechnik. Springer. 2005
K. Hertwig, L. Martens: Chemische Verfahrenstechnik. Oldenbourg Verlag. 2012
H. Bossel: Systeme, Dynamik, Simulation. Books on Demand GmbH Norderstedt. 2004
Seite 30 von 97F. E. Cellier: Continuous system modeling. Springer. 1991 und 2005
K. Hutter (Hrsg.): Dynamik umweltrelevanter Systeme. Springer-Verlag. 1991
O. Richter: Simulation des Verhaltens ökologischer Systeme. VCH Verlagsgesellschaft. 1985
Detailangaben zum Abschluss
Mündliche Prüfung, 30 min.
verwendet in folgenden Studiengängen:
Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Seite 31 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Hierarchische Steuerungssysteme
Modulnummer: 100906
Modulverantwortlich: Prof. Dr. Pu Li
Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert
Lernergebnisse
Die Studierenden können Steuerungsaufgaben für hochdimensionale Systeme analysieren und entwickeln. Sie
klassifizieren Zerlegungs- und Koordinationsprinzipien.
Auf der Grundlage der nichtlinearen Optimierung und des Optimalsteuerungsentwurfs sind sie in
Lage, Steuerungssysteme zu zerlegen, Optimierungs- und Optimalsteuerungsprobleme zu formulieren und
mittels hierarchischer Methoden zu lösen, d. h. die Steuerungen zu entwerfen. Die Studierenden beschreiben die
Grundbegriffe der mehrkriteriellen Optimierung, deren Aufgabenstellung und Lösungsmethoden.
Vorraussetzungen für die Teilnahme
Detailangaben zum Abschluss
1) Mündliche Prüfung, 30 min. und
2) Unbenoteter Schein (Testat) für Praktikum. Praktikum umfasst zwei Versuche.
Seite 32 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Hierarchische Steuerungssysteme
Hierarchische Steuerungssysteme
Fachabschluss: mehrere Teilleistungen Art der Notengebung: Generierte Noten
Sprache:Deutsch Pflichtkennz.:Wahlpflichtfach Turnus:Wintersemester
Fachnummer: 101193 Prüfungsnummer:220413
Fachverantwortlich: Dr. Siegbert Hopfgarten
Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h):105 SWS:4.0
Fakultät für Informatik und Automatisierung Fachgebiet:2212
SWS nach 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.FS
Fach- V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P
semester 2 1 1
Lernergebnisse / Kompetenzen
Die Studierenden können Steuerungsaufgaben für hochdimensionale Systeme analysieren und entwickeln. Sie
klassifizieren Zerlegungs- und Koordinationsprinzipien.
Auf der Grundlage der nichtlinearen Optimierung und des Optimalsteuerungsentwurfs sind sie in
Lage, Steuerungssysteme zu zerlegen, Optimierungs- und Optimalsteuerungsprobleme zu formulieren und
mittels hierarchischer Methoden zu lösen, d. h. die Steuerungen zu entwerfen. Die Studierenden beschreiben die
Grundbegriffe der mehrkriteriellen Optimierung, deren Aufgabenstellung und Lösungsmethoden.
Vorkenntnisse
Regelungs- und Systemtechnik 1 + 2, Statische und Dynamische Prozessoptimierung
Inhalt
Hierarchische Optimierung statischer und dynamischer Systeme: Zerlegung und Beschreibung hierarchisch
strukturierter Systeme; Koordinationsmethoden für statische Mehrebenenstrukturen; Möglichkeiten des
Einsatzes statischer Hierarchiemethoden;
Hierarchische Optimierung großer dynamischer Systeme; Wechselwirkungsbalance- Methode und
Wechselwirkungsvorhersage- Methode für lineare und nichtlineare Systeme; Trajektorienzerlegung.
Verteilte Optimierung.
Prinzipien der mehrkriteriellen Entscheidungsfindung:
Mehrkriterieller Charakter von Entscheidungsproblemen; Steuermenge, Zielmenge, Kompromissmenge; Ein- und
Mehrzieloptimierung; Verfahren zur Bestimmung der Kompromissmenge und von optimal effizienten Lösungen.
Praktikum (2 Versuche: HSS-1: Mehrebenen-Optimierung stationärer Prozesse; HSS-2: Dynamische
hierarchische Optimierung)
Medienformen
Präsentation, Vorlesungsskript, Tafelanschrieb
Literatur
K. Reinisch. Kybernetische Grundlagen und Beschreibung kontinuierlicher Systeme. Verlag Technik. 1977
W: Findeisen. Hierarchische Steuerungssysteme. Verlag Technik. 1974
M. Papageorgiou . Optimierung, Oldenbourg Verlag. München. 2006
M. G. Singh. Dynamical hierarchical control. North Holland Publishing Company. Amsterdam. 1977
M. G. Singh, A. Titli. Systems: Decomposition optimization and control. Pergamon Press. Oxford. 1978
K. Reinisch. Hierarchische und dezentrale Steuerungssysteme. In: E. Philippow (Hrsg.). Taschenbuch
Elektrotechnik. Bd. 2. Verlag Technik. 1987
J. Ester: Systemanalyse und mehrkriterielle Entscheidung. Verlag Technik. 1987
Detailangaben zum Abschluss
1) Mündliche Prüfung, 30 min. und
2) Unbenoteter Schein (Testat) für Praktikum. Praktikum umfasst zwei Versuche.
verwendet in folgenden Studiengängen:
Master Elektrotechnik und Informationstechnik 2014 Vertiefung AST
Master Ingenieurinformatik 2014
Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Seite 33 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Kommunikations- und Bussysteme
Modulnummer: 100900
Modulverantwortlich: Dr. Fred Roß
Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert
Lernergebnisse
Der Hörer erhält eine Übersicht über Methoden und Technologien der Netzwerktechnik. Es werden Fähigkeiten
und Fertigkeiten zum Einsatz von Feldbussystemen erarbeitet. Die Vorlesung soll darüber hinaus die
methodische und begriffliche Basis legen, um sich spezielle Lösungsansätze aus Textbüchern oder
Veröffentlichungen eigenständig aneignen zu können.
Vorraussetzungen für die Teilnahme
Detailangaben zum Abschluss
Seite 34 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Kommunikations- und Bussysteme
Kommunikations- und Bussysteme
Fachabschluss: mehrere Teilleistungen Art der Notengebung: Generierte Noten
Sprache:Deutsch Pflichtkennz.:Wahlpflichtfach Turnus:Sommersemester
Fachnummer: 100768 Prüfungsnummer:220403
Fachverantwortlich: Dr. Fred Roß
Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h):105 SWS:4.0
Fakultät für Informatik und Automatisierung Fachgebiet:2211
SWS nach 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.FS
Fach- V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P
semester 2 1 1
Lernergebnisse / Kompetenzen
Der Hörer erhält eine Übersicht über Methoden und Technologien der Netzwerktechnik. Es werden Fähigkeiten
und Fertigkeiten zum Einsatz von Feldbussystemen erarbeitet. Die Vorlesung soll darüber hinaus die
methodische und begriffliche Basis legen, um sich spezielle Lösungsansätze aus Textbüchern oder
Veröffentlichungen eigenständig aneignen zu können.
Vorkenntnisse
Technische Informatik 1 und 2; Regelungstechnik, Systemanalyse
Inhalt
Kommunikationsstrukturen (offene und geschlossene Systeme, Einsatzgebiete), Netzwerktopologien (Stern-,
Bus-, Baum-, Ringstrukturen), ISO/OSI-Referenzmodell, Bezugsgriffsverfahren (determiniert, nach Bedarf),
Datenübertragung (Übertragungsarten, Codierungsarten, Fehlerarten, Methoden der Übertragungssicherheit),
Verbindungsmedien (Zweidrahtleitung, Koaxialleitung, Lichtwellenleiter, Koppelstationen), Spezielle Bussysteme
(PROFIBUS, Interbus, LON, CAN)
Medienformen
Die Konzepte werden während der Vorlesung an der Tafel entwickelt. Zur Veranschaulichung werden Overhead-
Projektionen eingefügt. Ein Script im PDF-Format wird angeboten.
Literatur
• R. Bure, Feldbussysteme im Vergleich, Pflaum 1996
• K. W. Bonfig, Feldbus-Systeme, expend-Verlag 1992
• D. Piscitello, L. Chapin, Open systems-networking, Addison-Wesley 1994
• A. Baginski, Interbus, Hüthig 1998 K. Bender, M. Katz, Profibus, Hanser 1992
• G. Gruhler, Feldbusse und Gerätekommunikationssysteme, Francis 2001
Detailangaben zum Abschluss
verwendet in folgenden Studiengängen:
Master Elektrotechnik und Informationstechnik 2014 Vertiefung AST
Master Ingenieurinformatik 2009
Master Ingenieurinformatik 2014
Master Maschinenbau 2009
Master Maschinenbau 2011
Master Maschinenbau 2014
Master Maschinenbau 2017
Master Mechatronik 2008
Master Mechatronik 2014
Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2009 Vertiefung ABT
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2010 Vertiefung ABT
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2011 Vertiefung ABT
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2013 Vertiefung AT
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2014 Vertiefung AT
Seite 35 von 97Master Wirtschaftsingenieurwesen 2015 Vertiefung AT
Master Wirtschaftsingenieurwesen 2018 Vertiefung AT
Seite 36 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Diagnose- und Vorhersagesysteme
Modulnummer: 100905
Modulverantwortlich: Prof. Dr. Thomas Rauschenbach
Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert
Lernergebnisse
siehe Fachbeschreibung
Vorraussetzungen für die Teilnahme
Detailangaben zum Abschluss
Seite 37 von 97Master Technische Kybernetik und Systemtheorie 2014
Modul: Diagnose- und Vorhersagesysteme
Diagnose- und Vorhersagesysteme
Fachabschluss: Prüfungsleistung mündlich 30 min Art der Notengebung: Gestufte Noten
Sprache:Deutsch Pflichtkennz.:Wahlpflichtfach Turnus:Wintersemester
Fachnummer: 5542 Prüfungsnummer:2200134
Fachverantwortlich: Prof. Dr. Thomas Rauschenbach
Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h):105 SWS:4.0
Fakultät für Informatik und Automatisierung Fachgebiet:2211
SWS nach 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS 8.FS 9.FS 10.FS
Fach- V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P
semester 2 2 0
Lernergebnisse / Kompetenzen
Die Studierenden sind in der Lage, technische Systeme hinsichtlich der Diagnosemöglichkeiten zu bewerten und
eigenständig Lösungen für Diagnoseaufgaben zu erarbeiten. Sie sind weiterhin in der Lage Systeme und
Zeitreihen hinsichtlich ihrer Vorhersagbarkeit zu analysieren und mit Hilfe systemtechnischer Methoden
Vorhersagen für unterschiedliche Zeithorizonte zu realisieren. Durch die Kombination von Methoden der
Diagnose und Vorehrsage lösen die Studierenden Aufgaben auf dem Gebiet der prädiktiven Diagnose. Die
Studierenden wenden moderne Methoden der Prozess- und Systemanalyse sowie moderne
Computersimulationssysteme an. Teamorientierung, Präsentationstechnik und Arbeitsorganisation werden
ausgeprägt.
Vorkenntnisse
Abschluss der Grundausbildung in Mathematik, Regelungstechnik, Systemanalyse
Inhalt
Diagnose
• Auswertung von Signalen und Zuständen
• Verwendung von Systemmodellen
• Berechnung von Kennwerten
• Klassifikationsverfahren
• Modellreferenzverfahren
• Wissensbasierte Verfahren
Vorhersage
• Vorhersagbarkeit
• Prognoseprozess
• Primärdatenaufbereitung
• Vorhersage mit deterministischen Signalmodellen
• Vorhersage mit stochastischen Signalmodellen
• Musterbasierte Vorhersage
• Konnektionistische Verfahren zur Vorhersage
Medienformen
Skript, Video, Vorführungen, Rechnerübungen
Literatur
• Brockwell, P. J. Davis, R. A.: Introduction to Time Series and Forecasting. New York : Springer-Verlag,
1996
• Isermann, Rolf: Uberwachung und Fehlerdiagnose. VDI Verlag, 1994
• Janacek, Gareth ; Swift, Louise: Time series: Forecasting, Simulation, Applications. New York, London,
Toronto, Sydney, Tokyo, Singapore :Ellis Horwood, 1993
• Romberg, T. [u. a.]: Signal processing for industrial diagnostics.Wiley, 1996
• Schlittgen, Rainer: Angewandte Zeitreihenanalyse. Munchen, Wien: Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2001
• Schlittgen, Rainer;Streitberg,Bernd H.J.: Zeitreihenanalyse. 9. Auflage. Munchen,¨ Wien, Oldenbourg
Wissenschaftsverlag, 2001
• Wernstedt, Jurgen:¨ Experimentelle Prozessanalyse. 1. Auflage. Berlin : Verlag Technik, 1989
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