Modulbeschreibung
Systemtechnik B (Ingenieurinformatik)
Kürzel:
Durchführungszeitraum:
ECTS-Punkte:
Arbeitsaufwand:
Lernziele:
Die Studierenden
- verstehen Modellbildung und Simulation als einen Teilprozess der Produktentwicklung.
- können Systeme unter verschiedenen Aspekten modellieren und simulieren.
- können die wesentlichen technischen Bestandteile eines Systems hinsichtlich ihres zeitlichen Verhaltens beurteilen und entsprechende Regelungen zur Verbesserung der Dynamik entwerfen.
- verstehen das Konzept des Systems Engineerings hinsichtlich Teilung, Vereinigung und Weiterentwicklung von (Teil-)Systemen.
- verstehen ihren fachspezifischen Beitrag in interdisziplinären Problemstellungen und können diesen gezielt einbringen.
Verantwortliche Person:
Telefon/EMail:
Standort (angeboten):
Fachbereiche:
Zusätzlich vorausgesetzte Kenntnisse:
Systemtechnik A (Elektronik und Regelungstechnik) oder
Systemtechnik A (Ingenieurinformatik)
Modultyp:
Bemerkungen:
Die hybride Lernfarbrik hat die wichtige Aufgabe das Zusammenwirken der Fachdisziplinen der Systemtechnik im Labor erleben zu können.
ECTS-Punkte pro Kategorie
Modulbewertung
Bewertungsart:
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in einem Teil statt. Der Kurs Modellbildung, Simulation und Regelung bildet den Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während des Semesters:
Im Kurs Hybride Lernfabrik wird während der Unterrichtsphase eine Projektarbeit bewertet.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Im Kurs Hybride Lernfabrik wird während der Unterrichtsphase eine Projektarbeit (Gewicht 40%) bewertet.
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in einem Teil statt. Der Kurs Modellbildung, Simulation und Regelung (Gewicht 60%) bildet den Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Teilbewertung:
Kurse in diesem Modul
Modellbildung, Simulation und Regelung
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- können ein technisches System ggf. in geeignete Teilsysteme zerlegen und deren dynamisches Verhalten durch ein mathematisches Modell beschreiben.
- können die Parameter eines realen Systems messtechnisch erfassen und das System simulieren.
- können Anforderungen an Regelkreise beschreiben und spezifizieren.
- können Regler entwerfen, aufbauen und in Betrieb nehmen.
- können die Stabilität von dynamischen Systemen beurteilen.
- können Regelkreise hinsichtlich ihres Verhaltens im Zeit- oder im Frequenzbereich optimieren.
Plan und Lerninhalt:
Anwendung der Messtechnik und der Aktorik
- Messen und Modellieren der Charakteristik von Sensoren und Aktoren
- Beurteilen der Auswirkungen bestimmter Sensoren und Aktoren auf eine Regelung
Aufbau und Elemente eines Regelkreises
- Arbeiten mit Blockschaltbildern
- Kenntnis des Standardregelkreises und seiner wesentlichen Elemente (Regler, Strecke, Mess- und Stellglieder)
- Kenntnis der wesentlichen dynamischen Grundglieder, Systeme mit und ohne Ausgleich
Anwendung von Simulationsverfahren
- Anwendung von grafischen blockorientierten Simulationsverfahren
- Simulation einzelner Elemente und des gesamten Regelkreises zur Beurteilung des dynamischen Verhaltens des realen (Gesamt-) Systems
- Einsatz von Simulationen im Rahmen des Entwurfs und der Auslegung eines Reglers
- Simulation / Einfügen nichtlinearer Elemente in den Regelkreis
- Simulation von Abtastregelungen
Anwendung mathematischer Methoden zur Regelung linearer zeitinvarianter Systeme
- Anwendung der Laplace-Transformation
- Einführung des Konzepts der Übertragungsfunktion zur Beschreibung des dynamischen Verhaltens von Systemen
- Beschreibung des Übertragungsverhaltens dynamischer Systeme im Frequenzbereich, Frequenzgang und Bode-Diagramm
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Impulsreferate, Selbststudium, Tutorübungen, Laborversuche
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Hybride Lernfabrik B
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- verstehen das Zusammenwirken von technischen Systemen und ihrer Teilkomponenten am Beispiel einer "Smart Factory".
- verstehen die Anwendung mechanischer, elektronischer und informationstechnischer Aspekte zur Gestaltung von Systemen.
- können die einzelnen Bestandteile des Systems benennen, beschreiben und hinsichtlich der systemtechnischen Anforderungen beurteilen.
- können Abläufe beschreiben, analysieren und neugestalten.
- können ihr fachspezifisches Wissen einbringen, erweitern und sich in interdisziplinären Problemstellungen sach- und fachgerecht mit einbringen.
- können ausgewählte Methoden des Systems Engineering in überschaubaren Projekten praktisch anwenden.
- können ihre eigenen Leistungen und Erkenntnisse überzeugend und sicher darstellen und präsentieren.
Plan und Lerninhalt:
Industrie 4.0 / Cyber Physische Systeme am Beispiel «Smart Factory»
- beobachten,
- beschreiben,
- verstehen,
- beeinflussen
Informationstechnische Aspekte
- Steuerungen, Controller, Mikroprozessoren
- Vernetzung und Kommunikation
- Informationssicherheit
- Datenhaltung – Cloudbasiert
Elektronische und mechatronische Komponenten
- Sensoren
- Aktoren
- Mechanischer Aufbau
Mögliche Fehler – mögliche Ursachen - mögliche Gefahren
- Was passiert, wenn?
- Welche technischen Probleme können innerhalb des Systems auftreten?
- Welche Probleme können an den Schnittstellen auftreten?
- Wie können Probleme entdeckt und behoben werden?
- Wie können Probleme vermieden werden?
Monitoring technischer Systeme
- Zustände / Betriebsmodi
- Energieverbrauch
- Leistungserbringung
- Datenanalyse
Modellierung und Simulation technischer Systeme
- Aspekte der virtuellen Produktentwicklung
- geometrische und kinematische Modelle
- V-Modell
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Projektarbeit bewertet.
Lehr- und Lernmethoden:
Projektunterricht, geführtes Selbststudium
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Die «Hybride Lernfabrik» ist ein Simulator für komplexe technische Systeme, in dem sowohl am realen Modell, als auch am virtuellen Modell theoretische Inhalte praktisch erprobt werden.
An wechselnden Beispielen und in überschaubaren Projekten werden typische Aufgaben- / Problemstellungen realer Systeme betrachtet.
Dazu gehören z.B.:
Einsatz von augmented Reality, autonome- / teilautonome Systeme, Merkmalerkennung, Merkmalüberwachung, Objekterkennung, Objektidentifikation, Objektverfolgung, logistische Abläufe, Mensch-Maschine-Kommunikation, Maschine-Maschine-Kommunikation, Monitoring / Beobachten von Systemen, Simulation von Abläufen, Steuerungen- und Regelungen, Wartungs- und Instandhaltungsproblematik.