Nichtlineare Regelungssysteme
Beginn: Vorbesprechung, Montag, 14.10.2019, 12:30 Uhr, siehe unter Aktuelles
Vorlesung
Ort:
PRIAM, Justus-von-Liebig-Weg 6
Zeit:
Freitag, 8:30-10:45 Uhr
Übung
Ort:
PRIAM, Justus-von-Liebig-Weg 6
Zeit:
Freitag, 15:00-16:30 Uhr
Fragestunde
Im Anschluss an die Übung oder auf Anfrage
Praktikum
Vorlesungsbegleitendes Praktikum
Aktuelles
Terminänderungen
Am Freitag, 13.12.2019 findet an beiden Terminen eine Übung statt.
Übungsklausur
Freiwillige Übungsklausur:
wird im Anschluss an das Wintersemester 2019/2020 angeboten
Klausur
Klausur Nichtlineare Regelungssysteme
Die Klausur "Nichtlineare Regelungssysteme" wird erneut im Anschluss an das Wintersemester 2019/2020 angeboten
Kontaktbereich
Dozent:
Übungsleiter:
Lernziel
Die Studierenden werden befähigt, moderne regelungstechnische Methoden für nichtlineare zeitinvariante Systeme auf technische Problemstellungen anzuwenden:
- Kenntnisse der wichtigsten Phänomene bei nichtlinearen Systemen
- Kenntnisse zur Analyse der Stabilitätseigenschaften
- Kenntnisse der modernen modellbasierten Entwurfsmethoden für nichtlineare Zustandsrückführungen
- Kenntnisse zum Entwurf von Beobachtern zur Zustands- und Parameterschätzung
- Fähigkeit, hierzu gängige Softwarewerkzeuge (Matlab/Simulink/dSpace) einzusetzen.
Inhalt
- Grundbegriffe und charakteristische Eigenschaften nichtlinearer Regelungssysteme
- Modellbildung und nichtlineare Zustandsraumdarstellung
- Stabilitätssätze von Ljapunow und Stabilitätsanalyse nichtlinearer Systeme
- Nichtlinearer Reglerentwurf mit Ljapunowmethoden
- Passivitätsbasierter Reglerentwurf
- Eingangs-Ausgangs-Linearisierung für Ein- und Mehrgrößensysteme
- Flachheitsbasierte Folgeregelungen
- Nichtlinearer Zustandsreglerentwurf durch Erweiterte Linearisierung
- Systeme mit statischen Eingangs-Nichtlinearitäten
- Grundlagen des nichtlinearen Beobachterentwurfs
Informationen zur Prüfung
Als Hilfsmittel zur schriftlichen Prüfung "Nichtlineare Regelungssysteme (Master)" darf ein handschriftliches Blatt (Vorder- und Rückseite) DIN A 4 mit beliebigen Inhalten genutzt werden.
Weiterhin darf in der Klausur ein einfacher, nicht programmierbarer Taschenrechner (in der Regel mit einzeiligem Display und evtl. Statuszeile) genutzt werden.
Weitere Hilfsmittel sind nicht zulässig.
Übungsaufgaben
Modellbildung nichtlinearer dynamischer Systeme
Begrenzungskennlinien, Hysterese
Ljapunow-Funktionen zur Stabilitätsanalyse nichtlinearer dynamischer Systeme
Regelungsentwurf mittels Backstepping
Sliding-Mode-Regelungsentwurf
Passivitätsbasierte Regelung, Ein-/ Ausgangslinearisierung
Popow-Kriterium
Beobachterentwurf und Ein-/ Ausgangslinearisierung
Ein-/ Ausgangslinearisierung, Beobachterentwurf und Internal-Model-Control (IMC)
Beobachterentwurf
Zusatzaufgabe zur Praktikumsvorbereitung: Ein-/ Ausgangslinearisierung sowie Erweiterte Linearisierung
Hausübungen
Hausübung: Endliche Entweichzeit, deterministisches Chaos, Grenzzyklen
Literatur und Selbststudium
Mathematische Grundlagen:
Matlab und Simulink:
- Beispiele: Matlab/Simulink (The MathWorks, Inc.)
- MATLAB & Simulink Based Tutorials (The MathWorks, Inc.)
- Modeling Engineering Systems Using MATLAB and Symbolic Math Toolbox (The MathWorks, Inc.)
- MATLAB - Eine Einführung (FH-Prof. MMag. Dr. Susanne Teschl, Fachhochschule Technikum Wien)
- Einführung in MATLAB (Prof. Dr. rer. nat. Günter Gramlich, Hochschule Ulm)
- Numerical Computing with Matlab (Cleve Moler, The MathWorks)
- Experiments with Matlab (Cleve Moler, The MathWorks)
- Beispiel-Sammlung (University of Michigan)
- MATLAB-Simulink-Stateflow: Grundlagen, Toolboxen, Beispiele (A. Angermann, M. Beuschel, M. Rau, U. Wohlfarth)