MET117: Moderne Methoden der Regelungstechnik

Kernmodule Elektrotechnik

MET117: Moderne Methoden der Regelungstechnik

Kurzporträt MET117: Moderne Methoden der Regelungstechnik
Worum geht es? In diesem Modul erweitern Sie die klassische Eingrößenregelung auf Systeme mit mehreren Ein- und Ausgängen. Sie modellieren Mehrgrößensysteme über Übertragungsfunktionsmatrizen, analysieren Pole und invariante Nullstellen, entwerfen Optimalregler in kontinuierlicher und diskreter Form und bauen darauf modellprädiktive Regler (MPC) auf, die auch Stellgrößenbeschränkungen berücksichtigen.
Wofür braucht man es? Diese Kompetenzen werden benötigt, um komplexe elektrische und mechatronische Systeme mit gekoppelten Ein- und Ausgängen robust zu regeln, etwa in Antriebssträngen, Robotik oder Prozessanlagen. Modellprädiktive Regelung ist dabei eine der zentralen modernen Methoden, um Nebenbedingungen wie Stellgrößen- oder Zustandsgrenzen systematisch im Reglerentwurf zu berücksichtigen.
Wieso ist es interessant? Viele reale Systeme lassen sich nicht auf eine einzelne Regelgröße reduzieren – ihre Größen beeinflussen sich gegenseitig. Wer verstehen möchte, wie moderne Regelungstechnik mit dieser Komplexität umgeht und wie MPC in Industrie und Forschung zum Standardwerkzeug für anspruchsvolle Regelungsaufgaben wurde, bekommt hier den methodischen Zugang.
Modulverantwortung

Prof. Dr. Elmar Ahle

Lehrperson(en)

Prof. Dr. Elmar Ahle

Verwendbarkeit
  • Master Elektrotechnik
  • Master Mechatronik und Robotik
Fächergruppe

Ingenieurwissenschaften

Modultyp
Wahlpflicht
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

Modern Control Engineering Methods

Empfohlene Voraussetzungen

Kenntnisse in den Themengebieten des Tracks “Model-based System Design”

Lernergebnisse / Kompetenzen
WAS

Die Studierenden können moderne Regelungsverfahren für lineare Mehrgrößensysteme auslegen und implementieren.

WOMIT

Die Studierenden erreichen dieses Lernergebnis, indem sie

Mehrgrößensysteme mittels Übertragungsfunktionsmatrizen modellieren, deren Pole und (invariante) Nullstellen analysieren, Optimalregler auslegen, diese in diskreter Form anwenden und darauf aufbauend modellprädiktive Regler formulieren, simulieren und bewerten.

WOZU

um komplexe elektrische und mechatronische Systeme mit mehreren Ein- und Ausgängen robust und unter Einhaltung von Nebenbedingungen wie Stellgrößenbeschränkungen zu regeln.

Inhalte
  • Frequenzbereichsanalyse von Mehrgrößensystemen (MIMO)
  • Zustandsregelung und Beobachterauslegung von Mehrgrößensystemen
  • Optimalregelung (kontinuierlich & diskret)
  • Übergang zu modellprädiktiver Regelung (MPC)
Prüfungsvorleistung

Keine

Prüfungsleistung

digitale Klausur, 120 Minuten

Literatur
  • Jan Lunze: Regelungstechnik 2: Mehrgrößensysteme, digitale Regelungen. Springer Vieweg, 2021.
  • Saša V. Raković; William S. Levine (Hrsg.): Handbook of Model Predictive Control. Birkhäuser, 2019.
  • Liuping Wang: Model Predictive Control System Design and Implementation Using MATLAB. Springer, 2009.