151-0591-00L  Control Systems I

SemesterHerbstsemester 2022
DozierendeE. Frazzoli
Periodizitätjährlich wiederkehrende Veranstaltung
LehrspracheEnglisch
KommentarNote: The previous course title in German until HS21 "Regelungstechnik I".


KurzbeschreibungAnalyse und Synthese einschleifiger Regelsysteme (SISO). Modellierung und Linearisierung dynamischer Systeme (Zustandsraummodell, Übertragungsfunktion), Stabilität, Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit. Klassische Regelung mit PID-Regler. Nyquist-Kriterium, Loop-shaping mit Leadlag-Elementen.
LernzielIdentifizieren der Rolle und Bedeutung von Regelsystemen in der Welt. Modellieren und Linearisieren von dynamischen Systemen mit einem Ein- und Ausgang. Interpretieren der Stabilität, Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit linearer Systeme. Beschreibung und Assoziierung modularer Blöcke linearer Systeme in der Zeit- und Frequenzdomäne mit Gleichungen und grafischen Darstellungen (Bode-, Nyquistdiagramm, Zeitdomänenverhalten) und deren Wechselverhalten. Erstellen von standard Rückführungsreglern, um linearisierte Systeme zu steuern und regeln. Erklären der Unterschiede zwischen erwarteten und tatsächlichen Regelungsresultstaten.
InhaltModellierung und Linearisierung dynamischer Systeme mit einem Ein- und Ausgang. Zustandsraumdarstellung der Modelle. Verhalten linearer Systeme im Zeitbereich und ihre Analyse auf Stabilität (Eigenwerte), Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit. Laplace-Transformation und Analyse des Systems im Frequenzbereich. Übertragungsfunktion des Systems. Einfluss der Pole und Nullstellen der Übertragungsfunktion auf das dynamische Verhalten (Stabilität) des Systems. Harmonische Analyse des Systems durch den Frequenzgang. Stabilitätsanalyse des Regelsystems mit dem Nyquist-Kriterium. Prinzipielle Eigenschaften und Einschränkungen von Regelsystemen. Spezifikationen des Regelsystems. Entwurf von PID-Regler. Loop-shaping und Robustheit des Regelsystems. Diskrete Regelsystemrepräsentation und Stabilitätsanalyse.
Voraussetzungen / BesonderesGrundlagenkentnisse der (komplexen) Analysis und der linearen Algebra.
Geförderte KompetenzenGeförderte Kompetenzen
Fachspezifische KompetenzenKonzepte und Theoriengeprüft
Verfahren und Technologiennicht geprüft
Methodenspezifische KompetenzenAnalytische Kompetenzengeprüft
Entscheidungsfindungnicht geprüft
Medien und digitale Technologiennicht geprüft
Problemlösungnicht geprüft
Projektmanagementnicht geprüft
Soziale KompetenzenKommunikationnicht geprüft
Kooperation und Teamarbeitnicht geprüft
Kundenorientierungnicht geprüft
Menschenführung und Verantwortungnicht geprüft
Selbstdarstellung und soziale Einflussnahmenicht geprüft
Sensibilität für Vielfalt nicht geprüft
Verhandlungnicht geprüft
Persönliche KompetenzenAnpassung und Flexibilitätnicht geprüft
Kreatives Denkennicht geprüft
Kritisches Denkennicht geprüft
Integrität und Arbeitsethiknicht geprüft
Selbstbewusstsein und Selbstreflexion nicht geprüft
Selbststeuerung und Selbstmanagement nicht geprüft