Modulbeschreibung
Elektronik und Regelungstechnik IV
Kürzel:
M_EuR_IV
Durchführungszeitraum:
FS/15-FS/16
ECTS-Punkte:
10
Arbeitsaufwand:
300
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die Grundlagen von zeitkontinuierlichen Signalen und Systemen.
- kennen die Grundlagen der analogen Filter.
- können passive Filter auslegen.
- können aktive Filter auslegen.
- können SC-Filter einsetzen.
- kennen die Grundlagen von zeitdiskreten Signalen und Systemen.
- kennen die Grundlagen der digitalen Filter.
- können digitale Filter auslegen.
- kennen die Funktionsweise von Impedanzkonverter.
- können Impedanzkonverter auslegen.
- kennen die Funktionsweise von PLLs.
- können Mikrocontroller für komplexe Regelungsaufgaben einsetzen.
- können ein einfaches Echtzeitbetriebssystem anwenden.
- kennen den Aufbau eines digitalen Signalprozessors (DSP) und seinen Einsatz in einer regelungstechnischen Aufgabe.
- können digitale Filter realisieren.
- verstehen die Fachübergreifende Natur der Sensorsysteme.
- können die Teile eines Messsystems in das Konzept des modellbasierten Messens einordnen.
- können nichtlineare Kennlinien von Sensorelementen linearisieren.
- können die erreichbare Auflösung von nichtlinearen Sensorelementen berechnen.
- verstehen die Wirkunsgweise von Kalman-Filtern und können diese für einfache Anwendungen entwerfen.
- kennen Beispiele von integrierten Sensorsystemen in unterschiedlichen Anwendungen.
- können die Bedeutung der unterschiedlichen Fachdisziplinen zur Realisierung von komplexen Sensorsystemen bewerten.
- kennen die Zustandsraumdarstellung zur Modellierung linearer dynamischer Systeme im Zeitbereich.
- können lineare dynamische Systeme im Zustandsraum darstellen.
- können überprüfen, ob ein in Zustandsraumdarstellung gegebenes System steuerbar bzw. beobachtbar ist.
- können für lineare dynamische Systeme einen Zustandsregler entwerfen.
- können mittels eines Beobachters nichtmessbare Stör- und Zustandsgrössen zugänglich machen.
Verantwortliche Person:
Prof. Arato Laszlo
Telefon/EMail:
+41 (0)81 7553377
/ laszlo.arato@ost.chStandort (angeboten):
Buchs, Waldau St.Gallen
Fachbereiche:
Elektronik und Regelungstechnik
Vorausgesetzte Module:
Modultyp:
Standard-Modul für Systemtechnik BB STD_05(Empfohlenes Semester: 8)
Fach-Pflichtmodul für Elektronik und Regelungstechnik STD_05 (PF)
Standard-Modul für Systemtechnik VZ STD_05(Empfohlenes Semester: 6)
Fach-Pflichtmodul für Elektronik und Regelungstechnik STD_05 (PF)
ECTS-Punkte pro Kategorie
Profilmodule / 10 Punkte
Profilmodule / 10 Punkte
Modulbewertung
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Prüfung nach spezieller Definition
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Filter und spezielle Schaltungen, Mikrocontroller in der Mess- und Regelungstechnik, Sensorsysteme sowie Zustandsregler und Beobachter bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während des Semesters:
Während der Unterichstphase wird im Kurs Filter und spezielle Schaltungen eine Prüfung geschrieben. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Zustandsregler und Beobachter eine Prüfung geschrieben. Während der Unterrichstphase wird im Kurs Mikrocontroller in der Mess- und Regelungstechnik eine Prüfung geschrieben. Im Kurs Sensorsysteme wird eine Studienarbeit bewertet.
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Gewichtung:
Während der Unterichstphase wird im Kurs Filter und spezielle Schaltungen eine Prüfung (Gewicht 13% ) geschrieben. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Zustandsregler und Beobachter eine Prüfung (Gewicht 7%) geschrieben. Während der Unterrichstphase wird im Kurs Mikrocontroller in der Mess- und Regelungstechnik eine Prüfung (Gewicht 13%) geschrieben. Im Kurs Sensorsysteme wird eine Studienarbeit bewertet (Gewicht 7%).
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Filter und spezielle Schaltungen (Gewicht 20%), Mikrocontroller in der Mess- und Regelungstechnik (Gewicht 20%), Sensorsysteme (Gewicht 10%) sowie Zustandsregler und Beobachter (Gewicht 10%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Teilbewertung:
20%Modulschlussprüfung Filter und spezielle Schaltungen (EuR_IV_F-msp)
13%Zwischenprüfung Filter und spezielle Schaltungen (EuR_IV_F-zp)
20%Modulschlussprüfung Mikrocontroller in der Mess- und Regelungstechnik (EuR_IV_M-msp)
13%Zwischenprüfung Mikrocontroller in der Mess- und Regelungstechnik (EuR_IV_M-zp)
10%Modulschlussprüfung Sensorsysteme (EuR_IV_S-msp)
7%Studienarbeit Sensorsysteme (EuR_IV_S-s)
10%Modulschlussprüfung Zustandsregler und Beobachter (EuR_IV_Z-msp)
7%Zwischenprüfung Zustandsregler und Beobachter (EuR_IV_Z-zp)
Kurse in diesem Modul
Filter und spezielle Schaltungen
Kürzel:
EuR_IV_F
Arbeitsaufwand:
100
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die Grundlagen von zeitkontinuierlichen Signalen und Systemen.
- kennen die Grundlagen der analogen Filter.
- können passive Filter auslegen.
- können aktive Filter auslegen.
- können SC-Filter einsetzen.
- kennen die Grundlagen von zeitdiskreten Signalen und Systemen.
- kennen die Grundlagen der digitalen Filter.
- können digitale Filter auslegen.
- kennen die Funktionsweise von Impedanzkonverter.
- können Impedanzkonverter auslegen.
- kennen die Funktionsweise von PLLs.
Plan und Lerninhalt:
- Theoretische Grundlagen analoger Filter
- Passive analoge Filter
- Aktive analoge Filter
- SC-Filter
- Theoretische Grundlagen digitaler Filter
- Digitale Filter (FIR/IIR)
- Grundlagen der Impedanzkonverter
- Grundlagen der PLLs (Phase Locked Loops)
- Radio Frequency Identification-System (RFID)
Ansprechspersonen:
Prof. Piai Guido
Fachbereiche:
Elektronik und Regelungstechnik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Schaltungen, Zustandsregler und Beobachter, Mikrocontroller in der Mess- und Regelungstechnik, sowie Sensorsysteme statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen, Gruppenarbeit, Laborübung
Bibliographie:
Skript
Tietze, Schenk: Halbleiterschaltungen
Datenblätter und Applikationsbeschreibung von Bauelementen
Softwarewerkzeuge: SPICE, MATLAB
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Bemerkungen:
Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind jedoch zum Teil auf Englisch.
Zustandsregler und Beobachter
Kürzel:
EuR_IV_Z
Arbeitsaufwand:
50
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die Zustandsraumdarstellung zur Modellierung linearer dynamischer Systeme im Zeitbereich.
- können lineare dynamische Systeme im Zustandsraum darstellen.
- können überprüfen, ob ein in Zustandsraumdarstellung gegebenes System steuerbar bzw. beobachtbar ist.
- können für lineare dynamische Systeme einen Zustandsregler entwerfen.
- können mittels eines Beobachters nichtmessbare Stör- und Zustandsgrössen zugänglich machen.
Plan und Lerninhalt:
-
Zustandsraumdarstellung von linearen dynamischen Systemen aus der Differentialgleichung bzw. aus dem Blockschaltbild herleiten
-
Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit eines in Zustandsraumdarstellung gegebenen Systems überprüfen
-
Entwurf eines Zustandsreglers (Verfahren der Polvorgabe und LQR-Entwurf, überlagerter PI-Regler)
-
Entwurf eines Beobachters zur Rekonstruktion nichtmessbarer Stör- und Zustandsgrössen
-
praktische Realisierung verschiedener Regelkonzepte mit einem Mikrocontroller für die Drehzahl und Lagerregelung eines DC-Motors
-
Anwendung von MATLAB / Simulink im Zusammenhang mit der Zustandsraumdarstellung und dem Reglerentwurf.
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Pickhardt Rainer
Fachbereiche:
Elektronik und Regelungstechnik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Filter und spezielle Schaltungen, Mikrocontroller in der Mess- und Regelungstechnik sowie Sensorsysteme statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen, Gruppenarbeit, Laborübung
Bibliographie:
Skript
Lutz: Taschenbuch der Regelungstechnik
Softwarewerkzeuge: MATLAB/Simulink
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Bemerkungen:
Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind jedoch zum Teil auf Englisch.
Mikrocontroller in der Mess- und Regelungstechnik
Kürzel:
EuR_IV_M
Arbeitsaufwand:
100
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können Mikrocontroller für komplexe Regelungsaufgaben einsetzen.
- können ein einfaches Echtzeitbetriebssystem anwenden.
- kennen den Aufbau eines digitalen Signalprozessors (DSP) und seinen Einsatz in einer regelungstechnischen Aufgabe.
- können digitale Filter realisieren.
Plan und Lerninhalt:
- High-End Controller
- Anwendung in regelungstechnischen Fragestellungen
- Digitaler Signalprozessor (DSP), Codec
- Foreground- / Background-System
- Echtzeitbetriebssysteme
- Low-Power Strategien
- Anwendung in messtechnischen Fragestellungen
- Digitale Filter
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Graf Urs
Fachbereiche:
Elektronik und Regelungstechnik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Filter und spezielle Schaltungen, Zustandsregler und Beobachter sowie Sensorsysteme statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen, Gruppenarbeit, Laborübung
Bibliographie:
Vorlesungsunterlagen, Manual
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Bemerkungen:
Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind jedoch zum Teil auf Englisch.
Sensorsysteme
Kürzel:
EuR_IV_S
Arbeitsaufwand:
50
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- verstehen die Fachübergreifende Natur der Sensorsysteme.
- können die Teile eines Messsystems in das Konzept des modellbasierten Messens einordnen.
- können nichtlineare Kennlinien von Sensorelementen linearisieren.
- können die erreichbare Auflösung von nichtlinearen Sensorelementen berechnen.
- verstehen die Wirkunsgweise von Kalman-Filtern und können diese für einfache Anwendungen entwerfen.
- kennen Beispiele von integrierten Sensorsystemen in unterschiedlichen Anwendungen.
- können die Bedeutung der unterschiedlichen Fachdisziplinen zur Realisierung von komplexen Sensorsystemen bewerten.
Plan und Lerninhalt:
- Modellbasiertes Messen, Rekonstruktion, Kalibrierung
- Gauss-Markov Schätzer
- Beobachter
- Kalman-Filter
- Korrelation
- Moderne Sensorsysteme
- Intelligente Sensoren (Integrierte Messelektronik, Mikrosystemtechnik-Sensoren)
Ansprechspersonen:
Prof. Weitnauer Adrian
Fachbereiche:
Elektronik und Regelungstechnik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Es wird eine Studienarbeit bewertet. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Filter und spezielle Schaltungen, Zustandsregler und Beobachter sowie Mikrocontroller in der Mess- und Regelungstechnik.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen, Gruppenarbeit, Laborübung
Bibliographie:
Skript
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Bemerkungen:
Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind jedoch zum Teil auf Englisch.