Studiensemester: 2 (WS)
Modulverantwortlich: Prof. Dr. H. Henrichfreise
Sprache: Skript und Vortrag: Deutsch
Programmierbeispiele: Englisch
Zuordnung zum Curriculum: MSc Mechatronik
Lehrformen / SWS: 6 SWS Vorlesung, Übung, Praktikum, starke Vermischung dieser 3 Elemente („integrierte Lehrveranstaltung“, Bearbeitung von Anwendungsbeispielen bis hin zur konkreten Realisierung)
Arbeitsaufwand: 90 h Präsenz
90 h Selbststudium inklusive Prüfungsvorbereitung
Kreditpunkte: 6
Empfohlene Voraussetzungen: Kenntnisse der Inhalte der Module „Entwurf von Regelungssystemen“, und „Realisierung mechatronischer Systeme“
Angestrebte Lernergebnisse: Die Studierenden
kennen und verstehen die grundlegenden Zusammenhänge zeitdiskreter Systeme,
haben Kenntnisse und Fertigkeiten der mathematischen Behandlung zeitdiskreter Systeme,
können z-Übertragungsfunktionen erstellen und interpretieren,
kennen die gängigen Verfahren zum Entwurf zeitdiskreter Regelungen und können diese zielgerichtet anwenden.
Inhalt: Einführung in die digitale Regelungstechnik:
Arbeitsweise und Eigenschaften einer digitalen Regelung.Grundlagen der Analyse und Synthese zeitdiskreter Systeme:
mathematische Beschreibung des Abtast-Halte-Vorgangs, z-Transformation, Beschreibung von Abtastsystemen im z-Bereich, Antwortzahlenfolge eines linearen Differenzengleichungs-Übertragungsgliedes, Stabilität zeitdiskreter Systeme, bilineare Transformation, diskreter Frequenzgang.Reglerentwurf im z-Bereich: diskreter Kompensationsregler, Regler für endliche Einstellzeit, Dead-Beat-Regler.

Zustandsraummethoden für zeitdiskrete Systeme:
Zustandsgleichungen, sprunginvariante Diskretisierung eines kontinuierlichen Systems, z-Übertragungsmatrix, Stabilität im Zeit- und im Bildbereich, stationärer Zustand, Entwurf einer Zustandsvektorrückführung durch Polvorgabe, Zustandsvektorrückführung mit endlicher Einstellzeit.

Studien-/Prüfungsleistungen: Mündliche Prüfung, je eine Teilprüfung in Digitaler und Optimaler Regelung
Medienformen: Vorlesung mit Overheadfolien,
Nachvollziehen und Modifizieren von Programmierbeispielen mit Rechner und Videoprojektor,
Vorführung von Anwendungsbeispielen an Laborversuchsständen.
Literatur: Unbehauen, H.: Regelungstechnik II – Zustandsregelungen, digitale und nichtlineare Regelsysteme. 9. Auflage, Vieweg-Teubner Verlag 2007.
Föllinger, O., et. al.: Regelungstechnik – Einführung in die Methoden und ihre Anwendung. 10. Auflage, Hüthig Buch Verlag 2008.
Föllinger, O.: Lineare Abtastsysteme. R. Oldenbourg Verlag München 1990.
Friedland, B.: Control System Design – An Introduction to State-space methods. Dover Pubn Inc 2005.
Franklin, G. F., Powell, J. D., Workman, M. L.: Digital Control of Dynamic Systems. Addison-Wesley Publishing Company.
Lewis, F. L.: Applied Optimal Control & Estimation, Digital Control and Implementation. Texas Instruments and Prentice Hall, Englewood Cliffs NJ 1992.
Braun, A.: Digitale Regelungstechnik. R. Oldenburg Verlag München 1997.
Henrichfreise, H.: Prototyping of a LQG Compensator for a Compliant Mechanical Drive System with Friction. 1. Workshop TransMechatronik – Entwicklung und Transfer von Entwicklungssystemen der Mechatronik, HNIVerlagsschriftenreihe, Band 23, Paderborn 1997.
Weitere Literatur siehe Literaturliste zum Vorlesungsskript.
ILIAS-Link: Digitale Regelung