Steuerungs-, Regelungstechnik und Simulation

Kurzbeschreibung

In Steuerungstechnik wird der Entwurf, die Optimierung und die Simulation von Schaltnetzen und Schaltwerken gelehrt. Dazu wird das Simulationssystem Pspice eingesetzt. 

Im Kapitel Regelungstechnik wird die Beschreibung von Regelkreisen mit Hilfe von Blockschaltbildern sowie mit Hilfe der Laplaceschen Übertragungsfunktion behandelt. Als grundlegendes Konzept eines Regelkreisentwurfs beherrschen die Studierenden schließlich das Frequenzkennlinienverfahren. Beim Einarbeiten in die verschiedenen Themen werden die Studierenden dadurch unterstützt, dass sie verschiedene Teilsysteme und schließlich ganze Regelsysteme mit Hilfe von Simulationssprachen modellieren und berechnen.

Vorkenntnisse

Mathematik- und Elektronikkenntnisse aus dem 1.Jahr

Kompetenzen

Die Telnehmerinnen und Teilnehmer:

  • beherrschen die Gesetze der Booleschen Algebra
  • können Schaltnetze mit diskreten Logikgattern und programmierbaren Bausteinen entwickeln, optimieren und simulieren
  • können Schaltwerke entwickeln, optimieren und realisieren
  • kennen grundlegende Prinzipien, Methoden, Modelle und Werkzeuge für die Beschreibung, Auslegung und Simulation von dynamischen Systemen
  • können Regelkreise analysieren, modellieren und simulieren
  • können Reglerarten beurteilen
  • können Regelstrecken charakterisieren
  • entwerfen und optimieren Regeleinrichtungen

Inhalt

  • Grundlagen der Steuerungstechnik
  • Logikschaltnetze
  • Gesetze der Boole’schen Algebra
  • Disjunktive und konjunktive Normalform
  • Minimierung logischer Schaltungen
  • Realisierung der Schaltnetze mit diskreten Logikgattern
  • Realisierung der Schaltnetze mit programmierbaren Bausteinen
  • Simulation der Logikschaltungen
  • Schaltwerke
  • Flip-Flops
  • Schaltwerksgraf, Übergangstabelle
  • Realisierung der Schaltwerke mit Flip-Flops
  • Realisierung der Schaltwerke mit mikroprogrammierbaren Steuerwerken
  • Simulation der Schaltwerke
  • Schaltkreisfamilien
  • Kenngrößen
  • Simulation einiger Bausteine einer Logikfamilie
  • Regelungstechnik
  • Grundbegriffe
  • Steuern und Regeln
  • Blockschaltbild Rechenplan
  • Mathematische Grundlagen
  • Lineare Differenzialgleichungen
  • Numerische Integration
  • Laplacetransformation
  • Blockschaltbildalgebra
  • Simulation dynamischer Systeme
  • Regler
  • stetige Regler, Reglerkenngrößen, Sprungantworten
  • Zweipunktregler
  • Elektronische Realisierung der Regler und Simulation
  • Regelstrecken
  • Eigenschaften verschiedener Übertragungsglieder
  • Simulation dieser Ü-Glieder
  • Analyse im Zeit- und Frequenzbereich
  • stationäre Regelabweichung
  • Stabilitätskriterium von Nyquist

Lehrmaterial

Eigene Skripte und Übungsaufgaben, Bearbeitung von Projekten mit verschiedenen Simulationssystemen

Literatur

Fricke,  Klaus: Digitaltechnik:  Lehr- u Übungsbuch. 5. Aufl. Wiesbaden : Vieweg, 2007

Urbanski,  Klaus: Digitaltechnik:  Ein Lehr- und Übungsbuch. 3. Aufl. Berlin: Springer, 2000

Scarbata,  Gerd: Synthese und Analyse Digitaler Schaltungen. 1. Aufl. München: Oldenbourg, 1996

Föllinger, Otto:     Regelungstechnik. 8. Aufl. Hüthig, 2008

Unbehauen, Heinz: Regelungstechnik II: Zustandsregelungen.6. Aufl. Wiesbaden: Vieweg, 1993

Gassmann,  Hugo: Einführung in die Regelungstechnik.   Frankfurt: Harri Deutsch, 1986

Hoffmann,  Josef: Matlab u. Tools für die Simulation dynam Systeme. 10. Aufl. München: Addison Wesley, 2002

Santen,  Martin: Das Pspice Design Center Arbeitsbuch.  9. Aufl. Karlsruhe: Horschar, 1997

 

 
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