Inhalt:

Es werden lineare zeitinvariante Systeme (endlicher Dimension) mit je einer Eingangs- und einer Ausgangsgröße betrachtet.

  • Einführung:
    • Systembegriff und regelungstechnische Aufgabenstellungen
    • Linearität und Linearisierung
    • Zeitinvarianz
    • Eingangs-Ausgangs-Darstellung
  • Systeme niedriger Ordnung:
    • Trajektorienplanung
    • Steuerung
    • allgemeine Lösung
    • P-, PI-, PD- und PID-Regler
    • parametrische Unbestimmtheiten
    • Frequenzgang (Ortskurven und Bode-Diagramme)
  • Systeme beliebiger Ordnung:
    • Eingangs-Ausgangs-Darstellung
    • Regelungsform
    • Zustandskonzept
    • Beobachtbarkeits- und Beobachterform
    • Diagonalisierung und Jordan-Form
    • Phasenportrait für Systeme 2. Ordnung
    • Beobachtbarkeit
    • Stabilität (Definition, Ljapunov-Funktion, Ljapunov-Gleichung)

Der Lehrstoff wird in Vorlesungen und Übungen anhand technologischer Beispiele diskutiert und vertieft.

Inhalt:

  • Klassen mathematischer Modelle und deren Darstellungsformen
  • Modelle aus Bilanzen und Erhaltungssätzen
  • Modellumformung und -vereinfachung:
    • Wahl der Veränderlichen und der Koordinatensysteme
    • Linearisierung
    • Reduktion und Approximation
  • alternative Methoden zur Modellbildung

  • Numerische Grundlagen:
    • Eigenwertberechnung
    • Nullstellenprobleme
  • Numerisches Lösen von gewöhnlichen Differentialgleichungen:
    • Einschrittverfahren erster und höherer Ordnung
    • explizite und implizite Verfahren
  • Systemsimulation z.B. mit MATLAB und Simulink
  • Optimierung:
    • Gausssche Fehlerquadrate
    • Newton-Verfahren
  • Identifikation von Modellparametern