Modulnummer: 2099
ECTS: 5, FT+?? (dauert 2 Trimester)

Qualifikationsziele

• Die Studierenden haben grundlegende Kenntnisse in der digitalen Signalverarbeitung und in der Modellierung, Analyse und Synthese digitaler Regelkreise.
• Die Studierenden erwerben die Fähigkeit, den Einfluß von Zeitdiskretisierung, Amplitudenquantisierung und Halteglieder auf die Stabilität und die Regelgüte digitaler Regelungen richtig einzuschätzen.
• Die Studierenden können zeitdiskrete Modelle komplexer dynamischer Systeme im Zeit- und Frequenzbereich aufstellen und deren Eigenschaften analysieren.
• Die Studierenden werden in die Lage versetzt, digitale Regelkreise zu analysieren und auszulegen.
• Die Studierenden können digitale Regelalgorithmen mit Hilfe von Matlab/Simulink realisieren und mit Rapid Control Prototyping Tools erproben.

Inhalte

Im Modul Digitale Regelung werden die Grundlagen zur digitalen Realisierung moderner Steuerungen und Regelungen vermittelt:

• Die Studierenden erhalten zunächst eine Einführung in die digitale Signalverarbeitung:
  • Diskrete Signale und Systeme
  • Analog/Digital-Umsetzung
  • Periodische Signalabtastung, Halteglieder
  • Spektrum diskreter Signale
  • Abtasttheorem
  • Frequenzfaltung, Aliasing
• Anschließend wird die Beschreibung und Analyse digitaler Systeme im Zeit- und Bildbereich behandelt:
  • Definition von Abtastsystem und zeitdiskreter Standardregelkreis
  • Beschreibung im Zeitbereich durch Sprung- und Gewichtsfolgen, Differenzengleichungen und zeitdiskrete Zustandsmodelle
  • Beschreibung im Bildbereich durch z-Übertragungsfunktion, Pole und Nullstellen
  • Äquivalente zeitdiskrete Systeme
  • Steuer- und Beobachtbarkeit
  • Stabilitätskriterien im Zeitbereich und im z-Bereich
  • Stabilität von Abtastsystemen
• Die Studierenden lernen dann die Grundlagen zur Synthese digitaler Regelungen kennen:
  • Entwurf quasikontinuierlicher digitalen Regelungen
  • Digitaler PID-Regler
  • Deadbeat Regler
• Das in den Vorlesungen und Seminarübungen vermittelte Fachwissen wird in einem Rechnerpraktikum vertieft. In diesem Praktikum werden digitale Regelungsaufgaben mit Hilfe von Matlab/Simulink und Rapid Control Prototyping gelöst.