BET404: Modellbasierte Entwicklung (mit Praktikum)

Lernpfad Modellbasierter Entwurf

BET404: Modellbasierte Entwicklung (mit Praktikum)

Kurzporträt BET404: Modellbasierte Entwicklung (mit Praktikum)
Worum geht es? Dieses Modul zeigt, wie Regelungs- und Steuerungsalgorithmen modellbasiert entwickelt werden. Studierende modellieren Systeme mit Differenzial- und Differenzengleichungen, entwerfen digitale Regler, simulieren Algorithmen und nutzen automatisierte Codegenerierung. Im Praktikum untersuchen Studierende, wie Modelle, Simulation und Echtzeitsysteme in einem durchgängigen Entwicklungsprozess zusammenhängen.
Wofür braucht man es? Diese Kompetenzen werden gebraucht, um mechatronische Systeme effizient, sicher und nachvollziehbar zu entwickeln. Die Kompetenzen helfen dabei, Software-in-the-Loop- und Hardware-in-the-Loop-Ansätze sowie Echtzeitsimulationen für Prototypen und Produktentwicklung einzusetzen.
Wieso ist es interessant? Moderne technische Produkte werden oft zuerst im Modell entworfen, bevor sie real gebaut oder getestet werden. Das Modul zeigt, wie Simulation und Implementierung zusammengeführt werden, um Entwicklungsrisiken zu reduzieren.
Modulverantwortung

Prof. Dr. Elmar Ahle

Lehrperson(en)

Prof. Dr. Elmar Ahle

Verwendbarkeit
  • Bachelor Elektrotechnik
  • Bachelor Mechatronik und Robotik
Fächergruppe

Ingenieurwissenschaften

Modultyp
Pflicht
Sprache

Deutsch

Angebot

Wintersemester

Dauer

1 Semester

Credits

5 ECTS

Benotung

Deutsche Notenskala 1-5

SWS

2 V | 1 Ü | 1 P | - S

Workload
Präsenzstudium: 45 Std. Selbststudium: 90 Std.
Engl. Titel

Model-Based Development

Empfohlene Voraussetzungen
  • BET403: Regelungstechnik: Modellbildung, Analyse und Entwurf kontinuierlicher linearer SISO-Regelkreise.
Lernergebnisse / Kompetenzen
WAS

Die Studierenden können Regelungs- und Steuerungsalgorithmen für mechatronische Systeme modellbasiert entwickeln, simulieren und auf Echtzeitsystemen implementieren.

WOMIT

Die Studierenden erreichen dieses Lernergebnis, indem sie

Systeme mittels Differenzial- und Differenzengleichungen modellieren, digital transformieren, Regler entwerfen, Algorithmen simulieren, automatisiert Code generieren und Simulationsergebnisse analysieren.

WOZU

Um effiziente, sichere und qualitativ hochwertige Produkte durch durchgängige modellbasierte Entwicklungsprozesse zu entwickeln und prototypisch zu validieren.

Inhalte
  • Grundlagen der modellbasierten Entwicklung (Software-in-the-Loop, Hardware-in-the-Loop)
  • Modellbildung im Zeit- und Frequenzbereich (Differenzengleichungen, z-Transformation)
  • Digitale Regler und Abtastregelung, Kompensationsregler
  • Zustandsregelung kontinuierlich und digital
  • Simulation von digitalen Regelkreisen
  • Echtzeitsimulation mit Fixed-step Solver, Aufbrechen algebraischer Schleifen
Prüfungsvorleistung

Praktikumsteilnahme

Prüfungsleistung

Klausur, 120 Minuten

Literatur
  • Lunze, J.: Regelungstechnik 1: Systemtheoretische Grundlagen, Analyse und Entwurf einschleifiger Regelungen, Springer Verlag, 12. Auflage, 2020
  • Lunze, J.: Regelungstechnik 2: Mehrgrößensysteme, digitale Regelung und praktische Anwendungen, Springer Verlag, 10. Auflage, 2020
  • Lunze, J.: Automatisierungstechnik: Methoden für die Überwachung und Steuerung kontinuierlicher und ereignisdiskreter Systeme, De Gruyter, 5. Auflage, 2020
  • Tränkle, F.: Modellbasierte Entwicklung mechatronischer Systeme, De Gruyter, 2021