Modulbeschreibung
Systemtechnik B (Ingenieurinformatik)
Kürzel:
Durchführungszeitraum:
ECTS-Punkte:
Arbeitsaufwand:
Lernziele:
Die Studierenden
- verstehen Modellbildung und Simulation und können diese auch als einen Teilprozess innerhalb der Produktentwicklung anwenden.
- können Systeme unter verschiedenen Aspekten modellieren und simulieren.
- können die wesentlichen technischen Bestandteile eines Systems hinsichtlich ihres zeitlichen Verhaltens beurteilen, beschreiben und Regelungen zur Verbesserung der Eigenschaften entwerfen.
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 im Kurs Modellbildung, Simulation und Regelung eine abgesetzte Modulschlussprüfung statt.
Während des Semesters:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Modellbildung, Simulation und Regelung eine individuelle Projektarbeit bewertet. Im Kurs Hybride Lernfabrik wird während der Unterrichtsphase eine Projektarbeit mittels Vortrag und Bericht bewertet.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Modellbildung, Simulation und Regelung eine individuelle Projektarbeit (Gewicht 15%) bewertet. Im Kurs Hybride Lernfabrik B wird während der Unterrichtsphase eine Projektarbeit mittels Vortrag und Bericht (Gewicht 35%) bewertet.
Am Ende des Semesters findet im Kurs Modellbildung, Simulation und Regelung eine abgesetzte Modulschlussprüfung (Gewicht 50%) statt.
Bemerkungen:
Teilbewertung:
Kurse in diesem Modul
Modellbildung, Simulation und Regelung
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
ie Studierenden
- können ein technisches System in geeignete Teilsysteme zerlegen und deren dynamisches Verhalten durch ein mathematisches Modell beschreiben und simulieren.
- können die zur Modellierung und Simulation notwendigen Parameter eines realen Systems messtechnisch bestimmen.
- können Anforderungen an Regelkreise beschreiben und spezifizieren.
- können Regler entwerfen, aufbauen und in Betrieb nehmen.
- können die Stabilität von dynamischen Systemen beurteilen.
- können Regelkreise gemäss den Anforderungen 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 mit nichtlinearen Elementen
- Simulation von Abtastregelungen
Anwendung mathematischer Methoden für dynamische zeitinvariante Systeme
- Aufstellen der Differentialgleichung für lineare und nichtlineare dynamische Systeme, Linearisierung nichtlinearer Systeme im Arbeitspunkt
- Anwendung der Laplace-Transformation
- Übertragungsfunktion zur Beschreibung linearer dynamischer Systeme
- Beschreibung des Übertragungsverhaltens linearer dynamischer Systeme im Frequenzbereich (z.B. Frequenzgang und Bode-Diagramm)
- Anwendung der Methode der kleinsten Fehlerquadrate zur Bestimmung von Modellparametern
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Während des Semesters wird eine individuelle Projektarbeit bewertet. Zusätzlich 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
- lernen die grundsätzlichen Phasen eines Projektes kennen.
- verstehen das V-Modell und können es zur Entwicklung von technischen (Teil)systemen anwenden.
- können ein technisches System von der Funktionsebene über die Wirkebene bis zum Aufbau und Inbetriebnahme interdisziplinär betrachten und konzipieren.
- können Methoden zur Problemanalyse, Anforderungsanalyse und Lösungsfindung anwenden.
- können Risikoanalysen und Methoden zur Problemvermeidung einsetzen.
- können ihre Konzepte und Entscheidungen vertreten und verteidigen.
- können eine einfache Kostenrechnung für das Projekt erarbeiten und erläutern (Produktkosten, Entwicklungskosten und Produktionskosten).
Plan und Lerninhalt:
Die Durchführung des Kurses erfolgt in Projektteams, wobei jedes Team eine Lösung aufgrund einer Problemstellung systematisch erarbeitet und danach schrittweise umsetzt.
Die Themenstellungen erfolgen exemplarisch im Kontext der Hybriden Lernfabrik. Sie können dabei unterschiedlichste Aspekte berücksichtigen, wie z.B.
- Entwickeln von Produkten / Produktvarianten, die auf der Anlage produziert werden können
- Entwicklung von Betriebsmitteln zur Erweiterung des Produkte- und/oder Anlagespektrums
- Logistische Aspekte zur Verbesserung von Abläufen
- Organisatorische Aspekte zur Kostenoptimierung
- Einsatz von Industrierobotern
- Monitoring-Applikationen des gesamten Systems oder von Teilsystemen
- Kosten- und Wirtschaftlichkeitsaspekte hinsichtlich Produktdesign und/oder Produktionsabläufen
- Einsatz von VR-Systemen ("virtual reality") oder AR-Systemen ("augemented reality")
- Einsatz von Technologien zur Simulation von Abläufen und oder der Entwicklung von Produkten.
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Projektarbeit mittels Vortrag und Bericht 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 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.