Modulbeschreibung
Elektronik und Regelungstechnik IV
ECTS-Credits:
10
Lernziele:
Die Studierenden
- können ein komplexes digitales System in einer programmierbaren Logik entwerfen.
- können synchrone Schaltungen entwerfen.
- können ein komplexes System bestehend aus einem Controller mit Peripheriebausteinen auf einer programmierbaren Logik realisieren (System on Chip).
- kennen die Grundlagen von zeitdiskreten Signalen und Systemen.
- können SC-Filter einsetzen.
- kennen die Grundlagen der digitalen Filter.
- können digitale Filter auslegen.
- kennen den Einfluss endlicher Wortlänge auf die Implementierung digitaler Filter.
- kennen die Grundlagen der Multirate-Signalverarbeitung.
- 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 Wirkungsweise 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.
Kurse in diesem Modul
Digitale Filter:
- SC-Filter
- Theoretische Grundlagen digitaler Filter
- Digitale Filter (FIR/IIR)
- Grundlagen der PLLs (Phase Locked Loops)
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Zustandsregler und Beobachter:
-
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.
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Mikrocontroller in der Mess- und Regelungstechnik:
- High-End Controller
- Anwendung in regelungstechnischen Fragestellungen
- Digitaler Signalprozessor (DSP), Codec
- Foreground- / Background-System
- Echtzeitbetriebssysteme
- Low-Power Strategien
- Anwendung in messtechnischen Fragestellungen
- Digitale Filter
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
Sensorsysteme:
- Modellbasiertes Messen, Rekonstruktion, Kalibrierung
- Gauss-Markov Schätzer
- Beobachter
- Kalman-Filter
- Korrelation
- Moderne Sensorsysteme
- Intelligente Sensoren (Integrierte Messelektronik, Mikrosystemtechnik-Sensoren)
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Digitale Systeme:
- Digitale Signale
- Programmierbare Logik
- System on Chip
- Synchronisation
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Disclaimer
Diese Beschreibung ist rechtlich nicht verbindlich! Weitere Informationen finden Sie in der detaillierten Modulbeschreibung.