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Regelungstechnik B (Zustandsraummethoden) (RT B)5 ECTS (englische Bezeichnung: Control System Design B (State Space Methods))
Modulverantwortliche/r: Knut Graichen Lehrende:
Knut Graichen, Tobias Gold
Startsemester: |
WS 2020/2021 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
60 Std. | Eigenstudium: |
90 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
Empfohlene Voraussetzungen:
Vektor- und Matrizenrechnung sowie Grundlagen der Regelungstechnik (klassische Frequenzbereichsmethoden)
Inhalt:
- Motivation der Zustandsraumbetrachtung dynamischer Systeme in der Regelungstechnik
Zustandsraumdarstellung dynamischer Systeme und deren Vereinfachung durch Linearisierung
Analyse linearer und zeitinvarianter Systeme: Stabilität, Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit, Zusammenhang mit Ein-/Ausgangsbetrachtung
Auslegung von linearen Zustandsreglern für lineare Eingrößensysteme
Erweiterte Regelkreisstrukturen, insbesondere Vorsteuerung und Störgrößenkompensation
Entwurf von Zustands- und Störgrößenbeobachtern und Kombination mit Zustandsreglern (Separationsprinzip)
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden können
die Vorzüge der Zustandsraumbetrachtung im Vergleich zur Ein-/Ausgangsbetrachtung darlegen.
für dynamische Systeme die Zustandsgleichungen aufstellen und durch Linearisierung vereinfachen.
für LZI-Systeme die Zustandsgleichungen in Normalformen transformieren.
Stabilität, Steuer- und Beobachtbarkeit von Zustandssystemen definieren und LZI-Systeme daraufhin untersuchen.
ausführen, wie diese Eigenschaften mit den Eigenwerten und Nullstellen von LZI-Zustandssystemen zusammenhängen.
den Aufbau einer Zwei-Freiheitsgrade-Zustandsregelung angeben und die Zweckbestimmung ihrer einzelnen Komponenten erläutern.
realisierbare Vorsteuerungen zur Einstellung des Sollverhaltens entwerfen.
Zielstellung und Aufbau eines Zustandsbeobachters erläutern.
diesen zu einem Störbeobachter erweitern und Störaufschaltungen zur Kompensation von Dauerstörungen konzipieren.
beobachterbasierte Zustandsregelungen durch Eigenwertvorgabe entwerfen.
die Vorlesungsinhalte auf verwandte Problemstellungen übertragen und sich die Zustandsraummethoden der Regelungstechnik selbständig weiter erschließen.
Literatur:
- C.T. Chen. Control System Design, Pond Woods Press, 1987
O. Föllinger. Regelungstechnik: Einführung in die Methoden und ihre Anwendung. 8. Auflage, Hüthig, 1994
H. Geering. Regelungstechnik, 6. Auflage, Springer, 2004
T. Kailath. Linear Systems, Prentice Hall, 1980
G. Ludyk. Theoretische Regelungstechnik 1, Springer, 1995
D.G. Luenberger. Introduction to Dynamic Systems, John Wiley & Sons, 1979
J. Lunze. Regelungstechnik 1, 12. Auflage, Springer, 2020
J. Lunze. Regelungstechnik 2, 10. Auflage, Springer, 2020
L. Padulo, M.A. Arbib. System Theory, W.B. Saunders Company, 1974
W.J. Rugh. Linear System Theory 2, Prentice Hall, 1996
Bemerkung:
Kann parallel zu Regelungstechnik A (Grundlagen) gehört werden.
Studien-/Prüfungsleistungen:
Vorlesung Regelungstechnik B (Zustandsraummethoden) (Prüfungsnummer: 70601)
(englischer Titel: Lecture: Control Engineering B (State-Space Methods))
- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 5.0 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: WS 2020/2021, 1. Wdh.: SS 2021, 2. Wdh.: keine Wiederholung
- Termin: 09.04.2021, 10:30 Uhr, Ort: BASPH
Termin: 15.10.2021, 15:00 Uhr, Ort: Mensa-Süd
Termin: 22.04.2022, 14:00 Uhr, Ort: BASPH
Termin: 14.10.2022
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