Regelungstechnik

 

Regelungstechnik ist als Einführung in die Grundlagen der Regelungstechnik Pflichtfach für alle Studierenden des Bachelorstudiengangs Maschinenbau. Es werden Kenntnisse und Fähigkeiten vermittelt, die den angehenden Ingenieur in die Lage versetzen, die in seinem Fachgebiet vorkommenden Aufgaben der Signalverarbeitung, Steuerung und Regelung sowie der Beschreibung und Analyse dynamischer Systeme systematisch zu bearbeiten und praktisch nutzbaren Lösungen zuzuführen.

 

Informationen

 

Aktuelle Informationen

Mit dem Wintersemester 2023/24 wurde eine Modernisierung des Lehrveranstaltung Regelungstechnik vorgenommen. Dies umfasst:

  • Änderung des Übungsbetriebs: Statt 2x45min Übung gibt es jetzt 1x90 min Übung mit Altklausuraufgaben
  • Änderung des Dozenten: Mit dem Wechsel der Institutsleitung wird die Vorlesung von Frau Prof. Vallery gehalten
  • Änderungen am Inhalt: Es werden ca. 15% des Inhalts geändert:
    1. Entfernte Inhalte: Reglerauslegung im Kennfeld, Nichtlineare Systeme (Hysterese etc.), Ereignisdiskrete Systeme
    2. Neue Inhalte: Systemidentifikation im Zeitbereich, Zustandsbeobachter, Kalmanfilter
  • Änderung der Struktur: Die Reihenfolge der Lehrinhalte wird vollständig geändert.
  • Änderungen am Umdruck: Anpassung an neue Struktur und mit mehr Erklärungen.
  • Änderung der Klausur: Keine außer den obigen Inhaltsänderungen. Die Altklausuren sind absolut repräsentativ für zukünftige Prüfungen und können bedenkenlos als Lernmaterial genutzt werden.

Die Kapitel zu neuen Themen (s.o.) finden sich im alten Umdruck entweder im H-Teil oder werden als Download zur Verfügung gestellt. Es empfiehl sich aber dennoch der Erwerb des neuen Umdrucks. Der Übungsumdruck entfällt.

Begründung der Änderungen aus dem Vorwort des neuen Umdrucks:

Die Vorlesung "`Regelungstechnik"' hat die gezielte Beeinflussung technischer Systeme mittels Rückkopplungen zum Inhalt. Für die Modelle, die das zu regelnde System beschreiben, gibt es dabei vor allem zwei unterschiedliche Ansätze. Die Beschreibung im sogenannten Bildbereich führt dabei oft auf graphische Darstellungen, denen sich ein vorwiegend zeichnerischer Reglerentwurf anschließt. Die Methoden im sogenannten Zustandsraum führen hingegen über die Matrizenrechnung auf algebraische Gleichungen.
Beide Strömungen innerhalb der Regelungstechnik existieren seit Langem parallel. Bei der Gründung des Instituts für Regelungstechnik der RWTH Aachen und der Festlegung der Kerninhalte dieser Vorlesung standen dabei die graphischen Werkzeuge im Mittelpunkt, da sich diese in Zeiten ohne Rechnerunterstützung leichter umsetzen ließen. Heutzutage sind Computer aus dem Ingenieurberuf nicht mehr wegzudenken und speziell auf regelungstechnische Bedürfnisse zugeschnittene Software wie MATLAB gehören zum täglichen Handwerkzeugs des Regelungstechnikers. Da solche Software sowohl ein Vorgehen im Zustandsraum als auch den graphischen Entwurf unterstützt, handelt es sich bei beiden Ansätzen mittlerweile um zwei gleichberechtigte Säulen der Regelungstechnik.

Der Umdruck bis einschließlich Auflage 46 war in seiner Grundstruktur der Tradition der ersten Regelungstechnikvorlesungen verpflichtet, sodass von Anfang an die graphischen Methoden im Vordergrund standen und die Zustandsraummethoden in nachgelagerten Kapiteln behandelt wurden. Mit der 47. Auflage soll die Gleichberechtigung beider Ansätze in den Vordergrund gerückt werden, sodass die Zustandsraummethoden durchgängig in fast allen Kapiteln erscheinen und die Parallelen beider Ansätze aufgezeigt werden.

 

Hinweis zum RWTHmoodle-Lernraum

Die Anmeldung für den RWTHmoodle-Lernraum erfolgt normalerweise durch die Studierenden selbst über die Veranstaltung in RWTHonline. Falls eine Anmeldung nicht möglich sein sollte oder eine Nachmeldung erforderlich ist, dann bitte eine Anfrage an die entsprechende Betreuerin oder den Betreuer stellen.

 

Inhalt

Im Einzelnen sind die Lehrinhalte:

  • Einführung: Steuerung und Regelung; Grundstruktur des Regelkreises; Beispiele
  • Modellbildung: Aufstellen von Differentialgleichungen, Zustandsraum, Wirkungsplan
  • Linearisierung: Arbeitspunkte, Linearisieren von Differentialgleichungen, Stabilität
  • Verhalten von Systemen: homogene Lösung, charakteristisches Polynom, Eigenwerte
  • Verhalten bei allgemeiner Anregung: Übergangsfunktion, Gewichtsfunktion, Faltung, Laplace-Transformation, Übertragungsfunktion, Grenzwertsätze
  • Verhalten bei sinusförmiger Anregung: Frequenzgang, Ortskurve, Bode-Diagramm, Fourier-Transformation, Filter
  • Verschaltungen von Systemen: Zusammenfassen, Zerlegung, Minimalphasigkeit
  • Typische Übertragungsglieder: Grundlegende Reglertypen, Verzögerungsglieder, weitere Kombinationen, Nicht-minimalphasige Systeme
  • Identifikation: Im Frequenzbereich, im Zeitbereich
  • Stabilitätsprüfung: Algebraische Stabilitätskriterien, Nyquist-Kriterium, Amplituden- und Phasenreserve
  • Reglerentwurf I: Gütemaße, Statische Auslegung, Einstellregeln,
  • Reglerentwurf II: Reglerentwurf im Bode-Diagramm, Zustandsregler, Steuerbarkeit, Beobachbarkeit, Zustandsbeobachter
  • Vermaschte Regelkreise: Vorsteuerung, Kaskadierte Regelkreise, Störgrößenaufschaltung
  • Zeitdiskrete Systeme: Abtastregelung, Differenzengleichungen, Quasikontinuierlicher Reglerentwurf
  • Kalmanfilter: Herleitung, Auslegung, Erweiterungen

Vorlesungsstart

Die Lehrveranstaltungsbetrieb für Regelungstechnik beginnt am 09.10.2023.

  • Vorlesung:
    freitags von 8:30 Uhr bis 10:45 Uhr im Audimax / großer Hörsaal
  • Selbstrechenübung:
    montags von 16:30 bis 18:00 Uhr im Temp I und
    mittwochs von 14:30 bis 16:00 im PPS H1

Die Übungsinhalte beider Terminen in einer Woche sind identisch.

Die Übungstermine in der ersten Vorlesungwoche dienen der Wiederholung mathematischer Grundlagen.

 

 

Bitte beachten Sie: Der Vorlesungsumdruck wird über den Verlag Mainz vertrieben und ist direkt beim Verlag Mainz in Aachen und in den Aachener Buchhandlungen erhältlich. Da für das Wintersemester 2023/24 an einer umfassenden Überarbeitung des Umdrucks gearbeitet wird, kann die neue Version des Umdrucks nicht frühzeitig, sondern erst mit Semesterbeginn am 9. Oktober erworben werden.

 
 

Sprechstunden

Die Sprechstunden werden als anmeldepflichtige Präsenzsprechstunde angeboten. Alle Informationen zu den Sprechstunden finden Sie im Lernraum.

 
 

Keine Sprechstunden

Zwischen der Klausur und dem Abschluss der mündlichen Prüfungen, werden keine Sprechstunden angeboten. Weitere Ausnahmen werden auf der Homepage bekanntgegeben.