Digitale Regelung (2099, 5, FT-HT)

 

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.

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