Grundlagen der Elektrotechnik III
Im Rahmen der gemeinsam mit Prof. Protogerakis durchgeführten Veranstaltung Grundlagen der Elektrotechnik III werden die in GET I und GET II erworbenen Kenntnisse vertieft und auf neue Themenfelder erweitert. Insbesondere werden die Analyse periodischer, nicht-sinusförmiger Vorgänge mit Hilfe von Fourier-Reihen sowie die transiente Analyse von Schaltvorgängen bei linearen Netzwerken behandelt. Darüber hinaus lernen Sie elektrische Netzformen für Drehstromsysteme nach IEC60364-1 / VDE0100-100 sowie Leitungsdimensionierung und Auswahl von Überstrom- und Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen kennen. Den Abschluss der Veranstaltung bildet eine Einführung in die Leitungstheorie.
Im begleitenden Praktikum dieses Moduls lernen die Studierenden, die Inhalte der Vorlesung zweckmäßig anzuwenden.
Regelungs- und Steuerungstechnik
Im Rahmen der Veranstaltung Regelungs- und Steuerungstechnik werden die Grundlagen rückgekoppelter Systeme vermittelt. Der erste Teil der Veranstaltung widmet sich hierzu der Einführung in die linearen Regelungstheorie. Hierzu werden Sie mit Methoden und Hilfsmitteln zur Beschreibung und Analyse von LTI-Systemen im Zeit- und Bildbereich vertraut gemacht und es werden typische lineare Regelstrecken- und Reglertypen vorgestellt. Darauf aufbauend lernen Sie einschleifige Regelkreise auszulegen. Dies umfasst die Auswahl der geeigneten Regelungsstruktur, die Anwendung klassischer Einstellverfahren im Zeit- und Bildbereich sowie die Stabilitätsanalyse von Regelkreisen. Darüber hinaus werden typische strukturelle Erweiterungen des Regelkreises wie Vorsteuerung, Störgrößenaufschaltung und Kaskadenregelung besprochen. Im zweiten Teil der Veranstaltung werden Methoden zur Beschreibung und Modellierung ereignisdiskreter Systeme mit Fokus auf Deterministischen Automaten eingeführt. Darauf aufbauend werden Methoden und Werkzeuge zum systematischen Entwurf von ereignisdiskreten Steuerungslogiken vermittelt.
Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, einfache regelungs- und steuerungstechnische Probleme eigenständig zu lösen und sie können hierzu Arbeitsschritte zur Bewältigung regelungs- und steuerungstechnischer Fragestellungen zielgerichtet planen und durchführen. Sie sind befähigt, kontinuierliche und ereignisdiskrete Prozesse zu analysieren, Regel- und Steuerziele zu definieren, geeignete Regeleinrichtungen auszuwählen, Stabilitätskriterien anzuwenden und mit Hilfe geeigneter Methoden Regler zu parametrieren sowie Steuergesetze zu entwerfen.
Im begleitenden Labor lernen Sie die Inhalte der Vorlesung zweckmäßig anzuwenden wobei insbesondere die Themengebiete Analyse von LTI-Systemen und die Auswahl und Optimierung von Reglern anwendungsorientiert behandelt werden.
Modellbasierte Entwicklung
Im Rahmen der Veranstaltung Modellbasierte Entwicklung lernen die Studierenden die Vorgehensweisen und Prozesse für Entwicklungsprojekte in der Automatisierungstechnik kennen. Hierbei steht das V-Modell im Zentrum der Betrachtung und es werden klassische und agile Vorgehensweisen gegenübergestellt. Darüber hinaus wird insbesondere die Bedeutung und der Einsatz von Modellen in den verschiedenen Phasen des Entwicklungsprozesses vorgestellt. Die Studierenden lernen dabei grundlegende Ansätze und Vorgehensweisen zur Ableitung und Nutzung von Modellen kennen. Dabei steht insbesondere der Einsatz von Modellen im Rahmen der Verifikation und Validierung im Fokus.
Im Praktikum wenden die Studierenden das Gelernte an einem praktischen Beispiel aus der Modellfabrik Fab21 an.
Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, ein Entwicklungsprojekt gemäß dem V-Modell modellbasiert durchzuführen.
Technische Mechanik
Im Rahmen der Veranstaltung Technische Mechanik werden die Grundlagen der Statik und Dynamik mit speziellem Fokus auf relevante Gebiete für Studierende der Elektrotechnik vermittelt. Zunächst erfolgt eine Einführung in die Begrifflichkeiten der Technischen Mechanik. Darauf aufbauend werden zentrale und allgemeine Kräftegruppen sowie die Gleichgewichtsbedingungen starrer Körper behandelt. Es folgt die Behandlung verschiedener idealisierter Lagertypen sowie der darauf basierenden Analyse von Freiheitsgraden und statischer Bestimmtheit von Starrkörpergruppen. Im Anschluss wird die Technik des Freischnitts und die Methodik zur Berechnung von Lagerreaktionen statisch bestimmt gelagerter Körper besprochen. Auf Basis dieser fundamentalen Grundlagen der Statik werden im Folgenden statisch bestimmte ebene Fachwerke sowie Seile mit verschiedenen Belastungsszenarien vertieft behandelt. Dies schließt den Bereich der Starrkörperstatik ab und es folgt eine kurze Einführung in die Elastostatik und Festigkeitslehre. Anschließend werden die Grundlagen der Kinematik und Kinetik starrer Körper vermittelt und hier insbesondere rotatorische Bewegungen fokussiert. Zum Abschluss der Veranstaltung wird kurz in den Bereich der Schwingungslehre eingeführt, wobei insbesondere Schwingungserregung durch Unwuchten im Fokus stehen.
Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, in der Elektrotechnik häufig vorkommende mechanische Problemstellungen eigenständig zu analysieren und zu lösen.
Höhere Regelungstechnik (Master)
Im Rahmen der Veranstaltung Höhere Regelungstechnik werden aufbauend auf der Grundlagen-Vorlesung Regelungstechnik im Bachelor-Studium höherwertige Regelungsverfahren für zeitkontinuierliche sowie zeitdiskrete Regelkreise behandelt. Hierzu erfolgt zunächst eine Einführung in den Zustandsraum als Beschreibungsmittel für kontinuierliche Systeme. Darauf aufbauend wird der Regelungsentwurf im Zustandsraum mit Hilfe des Verfahrens der Polvorgabe sowie die Optimale Regelung vermittelt.
Der zweite Teil der Veranstaltung widmet sich der Beschreibung und Auslegung zeitdiskreter Regelkreise. Nach einer grundsätzlichen Einführung in abgetastete Signale und Systeme erlernen die Studierenden zunächst Methoden zur Beschreibung zeitdiskreter LTI-Systeme im Zeit- und Bildbereich durch Differenzengleichungen, Z-Übertragungsfunktionen und die diskrete Zustandsraumdarstellung. Darauf aufbauend wird der Entwurf quasikontinuierlicher Regelungen vermittelt sowie Syntheseverfahren für zeitdiskrete Regler vorgestellt.
Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage zeitdiskrete Systeme eigenständig zu beschreiben, zu analysieren, geeignete Regelstrukturen zu definieren, Stabilitätskriterien anzuwenden und Regler geeignet zu parametrieren. Darüber hinaus sind sie in der Lage sowohl kontinuierliche als auch abgetastete Systeme im Zustandsraum zu beschreiben und einen Regelungsentwurf im Zustandsraum eigenständig durchzuführen.
