m.sc. mechatronik (po 2014)

Studienbereich Mechtronik
Stand: 01.09.2021
Elektromechanische Systeme I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Dynamische Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Systemdynamik und Regelungstechnik III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Höhere Maschinendynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Weitere Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Werkzeuge und Methoden der Produktentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Echtzeitanwendungen und Kommunikation mit Microcontrollern und programmierbaren Logikbau-
steinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Systemdynamik und Regelungstechnik II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Digitale Regelungssysteme I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Modellbildung und Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2 Technische und Naturwissenschaftliche Wahlfächer 13 2.1 Wahlfächer MB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Aktuatorik in der Prozessautomatisierung verfahrenstechnischer Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Analyse und Synthese technischer Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Fluidenergiemaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Grundlagen der Turbomaschinen und Fluidsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Kavitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Numerische Strömungssimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Rotordynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Technical Operations Research - Optimierung von technischen Systemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Werkstoffkunde der Kunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Wind-, Wasser- und Wellenkraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Mechatronische Systemtechnik II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Verbrennungskraftmaschinen I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2 Wahlfächer ETiT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Control of Drives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Elektromechanische Systeme I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Fuzzy-Logik, Neuronale Netze und Evolutionäre Algorithmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Identifikation dynamischer Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Motor Development for Electrical Drive Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Robuste Regelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Optimal and Predictive Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3 ADP / Seminare, Praktika, InfINat 42 3.1 ADP / Seminare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.1.1 ADP / Seminare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.1.1.1 ADP / Seminare MB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 ADP (6 CP) Fluidsystemtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 ADP (6 CP) Gasturbinen, Luft- und Raumfahrtantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 ADP (6 CP) Technische Thermodynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.1.1.2 ADP / Seminare ETiT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Projektseminar Automatisierungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Projektseminar Regelungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
II
3.1.2 Praktika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Praktikum Matlab/Simulink II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Tutorium Fluidenergiemaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Tutorium Numerische Simulation strömungsmechanischer Probleme . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Tutorium Pneumatik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Tutorium Strömungsmechanische Messmethoden im Turbomaschinenlabor . . . . . . . . . . . . 54 Tutorium Topologie der Fluidsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.1.3 InfINat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Optimierung statischer und dynamischer Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Grundlagen der Robotik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Elektrische Antriebstechnik für Automobile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Machine Learning und Deep Learning in der Automatisierungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . 60 Matrixanalyse und schnelle Algorithmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Betriebswirtschaft für Ingenieure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Projektseminar Autonomes Fahren I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Projektseminar Autonomes Fahren II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Praktikum Matlab/Simulink II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Machine Learning und Deep Learning in der Automatisierungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . 70 C/C++ Programmierpraktikum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Grundlagen der Robotik für Mechatronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Relativistische Elektrodynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Energiewende gestalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Robotik-Projektseminar für Mechatronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Projektseminar Lernende Roboter für Mechatronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Maschinelles Lernen für Robotik & Mechatronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Robotik in der Industrie: Grundlagen und Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Fundamentals of Reinforcement Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Inhaltsverzeichnis III
1 Grundlagen
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr. Mario Kupnik
1 Lerninhalt Struktur und Entwurfsmethoden elektromechanischer Systeme bestehend aus mechanischen, akustischen, hydraulischen und thermischen Netzwerken, Wandlern zwischen mechanischen und mechanisch- akustischen Netzwerken und elektromechanischen Wandlern. Entwurf und Anwendungen von elektromechanischen Wandlern
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Verstehen, Beschreiben, Berechnen und Anwenden der wichtigsten elektromechanischen Wandler als Sensor- und Aktorprinzipien; Elektrostatische Wandler (z.B. Mikrofone und Beschleunigungssensoren), piezoelektrische Wandler (z.B. Mikromotoren, Mikrosensoren), elektrodynamische Wandler (Lautsprecher, Shaker), piezomagnetische Wandler (z.B. Ultraschallquellen). Entwerfen komplexer elektromechanischer Systeme wie Sensoren und Aktoren und deren Anwendungen unter Verwendung der Netzwerkmethode mit diskreten Bauelementen.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Elektrotechnik und Informationstechnik I
4 Prüfungsform Modulabschlussprüfung:
5 Benotung Modulabschlussprüfung:
6 Verwendbarkeit des Moduls BSc ETiT, BSc WI-ETiT, MSc MEC
7 Notenverbesserung nach §25 (2)
8 Literatur Fachbuch: „Elektromechanische Systeme der Mikrotechnik und Mechatronik, Springer 2009, Skript zur Vorlesung EMS I, Aufgabensammlung zur Übung EMS 1
Enthaltene Kurse
Kurs-Nr. Kursname 18-kn-1050-vl Elektromechanische Systeme I
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr. Mario Kupnik, Prof. Dr. techn. Dr.h.c. Andreas Binder, M.Sc. Omar Ben Dali
Vorlesung 2
Kurs-Nr. Kursname 18-kn-1050-ue Elektromechanische Systeme I
Übung 2
Modul-Nr. Kreditpunkte Arbeitsaufwand Selbststudium Moduldauer Angebotsturnus 18-ad-2010 4 CP 120 h 75 h 1 WiSe
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr.-Ing. Jürgen Adamy
1 Lerninhalt Behandelt werden:
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Ein Student kann nach Besuch der Veranstaltung:
• die grundsätzlichen Unterschiede zwischen linearen und nichtlinearen Systemen benennen, • nichtlineare Systeme auf Grenzzyklen hin testen • verschiedene Stabilitätsbegriffe bennen und Ruhelagen auf Stabilität hin untersuchen, • Vor- und Nachteile nichtlinearer Regler für lineare Strecken nennen, • verschiedenen Regleransätze für nichtlineare Systeme nennen und anwenden, • Beobachter für nichtlineare Strecken entwerfen.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Systemdynamik und Regelungstechnik II
• Modulprüfung (Fachprüfung, Klausur, Gewichtung: 100 %)
6 Verwendbarkeit des Moduls MSc ETiT, MSc MEC, MSc iST, MSc WI-ETiT, MSc iCE, MSc EPE, MSc CE, MSc Informatik
8 Literatur Adamy: Systemdynamik und Regelungstechnik III (erhältlich im FG-Sekretariat)
Enthaltene Kurse
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr.-Ing. Jürgen Adamy Vorlesung 2
Kurs-Nr. Kursname 18-ad-2010-ue Systemdynamik und Regelungstechnik III
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr.-Ing. Jürgen Adamy Übung 1
1.2 Dynamische Systeme 3
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr.-Ing. Bernhard Schweizer
1 Lerninhalt Einführung in die Höhere Maschinendynamik. Kinematik des Starrkörpers; Beschreibung der Translation und Rotation räumlicher Bewegungen. Formulierung von Bindungsgleichungen (skleronome, rheonome, holonome und nichtholonome Zwangs- bedingungen); Definition von verallgemeinerten Koordinaten und virtuellen Verschiebungen. Kinematik von Mehrkörpersystemen; baumstrukturierte Systeme und Systeme mit Schleifen; Beschreibung räumlicher Systeme mittels Absolutkoordinaten und mittels Relativkoordinaten. Kinetik von Starrkörpersystemen; Schwerpunktsatz und Drallsatz; Aufstellen von Bewegungsgleichungen in Absolutkoordinaten (Index-3, Index-2 und Index-1 Formulierungen) und in Relativkoordinaten; Prinzipe der Mechanik. Linearisierung von Bewegungsgleichungen; Lösungstheorie für lineare Systeme mit konstanten Koeffizien- ten. Anwendungsbeispiele aus der Fahrzeugtechnik, der Robotik, der Motormechanik, der Getriebetechnik, der Rotordynamik, etc.
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Nachdem die Studierenden die Lerneinheit erfolgreich abgeschlossen haben, sollten sie in der Lage sein:
• Die räumliche Bewegung eines Starrkörpers mathematisch zu beschreiben. • Komplexe Systeme von starren Körpern kinematisch zu beschreiben und deren Bewegungen zu ana-
lysieren. • Die Bewegungsgleichungen für komplexe, ebene und räumliche Systeme mithilfe der Newton-
Eulerschen Gleichungen zu formulieren. • Die Prinzipien der Mechanik anzuwenden, um mit diesen – alternativ zu den Newton-Eulerschen
Gleichungen – Bewegungsdifferentialgleichungen herzuleiten. • Mathematische Modelle von realen Maschinen und Mechanismen zu erstellen, um die Bewegung
der Körper und die auftretenden Belastungen zu berechnen.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Technische Mechanik I bis III (Statik, Elastomechanik, Dynamik) und Mathematik I bis III empfohlen.
6 Verwendbarkeit des Moduls Master MPE Pflicht WI/MB, Master Mechatronik
8 Literatur
Woernle, C.: „Mehrkörpersysteme“, Springer, 2011. Shabana, A.: „Dynamics of Multibody Systems”, Cambridge University Press, Third Edition, 2010. Haug, E.J.: „Computer-Aided Kinematics and Dynamics of Mechanical Systems“, Allyn and Bacon, 1989. Markert, R.: „Strukturdynamik„, Shaker, 2013.Dresig, H.; Holzweißig, F.: „Maschinendynamik“, 10. Aufla- ge, Springer, 2011.
Enthaltene Kurse
Kurs-Nr. Kursname 16-25-5060-gü Höhere Maschinendynamik - Gruppenübung
Dozent Lehrform SWS Gruppenübung 0
1.2 Dynamische Systeme 5
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr.-Ing. Eckhard Kirchner
1 Lerninhalt Grundlagen zur Produktentwicklung und Strukturierung des Entwicklungsprozesses, Aufgabenklärung und Anforderungsliste, Grundlagen der Produktneuentwicklung, Grundlagen des Produktkostenmana-gements durch reine Herstellkostensenkung, Wertanalyse und zielkostenorientierte Neuentwicklungen; Entwicklung umweltgerechter Produkte, variantengerechter Produkte und -Strukturen; Grundlagen der Sicherheitstech- nik und Entwicklung sicherheitsgerechter Produkte; Fehler- und Schwachstellenanalyse; Nutzung von Pro- totypen; Entwickeln und Produzieren im globalen Kontext.
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Nach dem Abschluss der Lerneinheit sollten die Studierenden in der Lage sein:
• Entwicklungsaufgaben durch Hinterfragen zu analysieren, um Ziele und Kernprobleme zu erkennen sowie Kundenwünsche in Anforderungen zu übersetzen und deren Bedeutung zu beurteilen.
• Die Entwicklungsaufgabe formal in Form einer Anforderungsliste zu beschreiben und dabei zwischen Wünschen und Anforderungen zu differenzieren.
• Die Prinzipien, Vorteile und Grenzen des Simultaneous Engineering zu beschreiben und die Bedeu- tung und Wirkungsweise in der Praxis zu erklären.
• Vorgehen und Arbeitsschritte bei der Neuproduktentwicklung zu benennen und zu beschreiben, im Rahmen der Erstellung eines Morphologischen Kastens und einer systematische Lösungskombination anzuwenden, sowie ihre Bedeutung im Rahmen von Innovationsprojekten zu erklären.
• Die TQM-Prinzipien und ihre Umsetzung und Bedeutung im Unternehmen zu erklären sowie die FMEA als präventive Fehlervermeidungsmethode anzuwenden.
• Die Begriffsdefinitionen für die Entwicklung sicherheitsgerechter Produkte zu differenzieren und zu erklären sowie die Prinzipien der Sicherheitstechnik in ihrer Wirksamkeit für konkrete Aufgabenstel- lungen zu beurteilen und zur Konstruktion verbesserter Lösungen zu transferieren.
• Die Grundlagen zur Entstehung von Kosten im Produktlebenslauf und des Produktkostenmaman- gements sowie dessen wesentliche Strategien zu differenzieren und zu erklären, Kostenstruktu- ren mittels Break-Even-Analyse und Funktionskostenanalyse zu analysieren und aufgabenspezifisch Strategien und Maßnahmen zur Erreichung von Kostenzielen zu formulieren und hinsichtlich ihrer Reichweite zu bewerten.
• Bedingungen der nachhaltigen Produktentwicklung zu beschreiben und das Vorgehen zur Erstellung von Ökobilanzen zu erklären.
• Unternehmenssituationen hinsichtlich der angebotenen Produktvielfalt zu analysieren und die Ge- fahr von Komplexitätsfallen zu erkennen und zu erklären.
• Grenzen des Einsatz von Protoypen zu erklären sowie zu bewerten. • Herausforderungen der Entwicklung und Produktion in global agierenden Firmen zu benennen und
Lösungstrategien zu identifizieren.
5 Benotung
6 Verwendbarkeit des Moduls WP Bachelor MPE
8 Literatur U. Lindemann. Methodische Entwicklung technischer Produkte: Methoden flexibel und situationsgerecht anwenden. VDI-Buch. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2009. G. Pahl;W. Beitz; J. Feldhusen; K.H. Grote. Konstruktionslehre – Grundlagen erfolgreicher Produktentwick- lung, Methoden und Anwendungen. Springer Verlag, Berlin, 2006. E. Kirchner & H. Birkhofer. Werkzeuge und Methoden der Produktentwicklung, Vorlesungsunterlagen des pmd, 2018
Enthaltene Kurse
Dozent Lehrform SWS Vorlesung 2
Kurs-Nr. Kursname 16-05-5080-ue Werkzeuge und Methoden der Produktentwicklung
Dozent Lehrform SWS Übung 2
1.3 Weitere Grundlagen 7
Modul-Nr. Kreditpunkte Arbeitsaufwand Selbststudium Moduldauer Angebotsturnus 18-gt-2040 4 CP 120 h 75 h 1 WiSe/SoSe
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr.-Ing. Gerd Griepentrog
1 Lerninhalt Mikrocontroller und FPGAs werden heute vielfältig zur Realisierung von Steuerungs- und Regelungsaufga- ben eingesetzt. Im Falle des Einsatzes in der Antriebstechnik und Leistungselektronik wird mit Hilfe dieser Bausteine häufig die Ansteuerung von Wechselrichtern oder DC/DC Wandlern realisiert. In diesem Kontext sind zum einen praktisch immer Echtzeitanforderungen zu erfüllen und zum anderen viele verschiedene Kommunikationsschnittstellen zu bedienen. Das Modul vermittelt das Hintergrundwis- sen und die Kompetenzen, um in diesem Bereich erfolgreich Steuerungs- und Regelungsaufgaben zu reali- sieren. Im Einzelnen werden folgende Inhalte vermittelt:
• Architektur von Mikrocontrollern • Aufbau und Funktion von FPGAs, Werkzeuge und Sprachen zur Programmierung • Typische Peripheriekomponenten in Mikrocontrollern • Capture & Compare, PWM, A/D-Wandler • I2C, SPI, CAN, Ethernet • Programmierung von Mikrocontrollern in C • Peripheriekomponenten • Interruptbehandlung • Echtzeiteigenschaften der Software, Interrupts, Interruptlatenz • Regelung von induktiven Verbrauchern • Schaltungsgrundlagen, Power-MOSFETS, IGBTsNumerische Verfahren für die Berechnung
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Studierende können nach Abschluss des Moduls
• eine digitale Regelungsaufgabe in HW- und SW-Anteile separieren. • HW-Anteile in einer HW-Beschreibungssprache spezifizieren und mit Hilfe eines Mikrocontrollers die
SW-Anteile implementieren. • die Echtzeitfähigkeit ihres Programms bewerten und können obere Grenzen für Reaktionszeiten des
Systems ermitteln. • die entwickelte Lösung mit Hilfe einer Entwicklungsumgebung auf das Zielsystem übertragen und
dort debuggen.
6 Verwendbarkeit des Moduls MSc MEC, MSc ETiT
8 Literatur
Skript, Übungsanleitung und ppt-Folien, alles sowohl als Hard-Copy oder als Download; User Manuals der verwendeten Bausteine und Entwicklungsumgebung
Enthaltene Kurse
ren Logikbausteinen
Kurs-Nr. Kursname 18-gt-2040-pr Echtzeitanwendungen und Kommunikation mit Microcontrollern und programmierba-
ren Logikbausteinen
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr.-Ing. Gerd Griepentrog, Prof. Dr.-Ing. Christian Hochberger Praktikum 2
Modul-Nr. Kreditpunkte Arbeitsaufwand Selbststudium Moduldauer Angebotsturnus 18-ad-1010 7 CP 210 h 135 h 1 SoSe
1 Lerninhalt Wichtigste behandelte Themenbereiche sind:
• Wurzelortskurvenverfahren (Konstruktion und Anwendung), • Zustandsraumdarstellung linearer Systeme (Systemdarstellung, Zeitlösung, Steuerbarkeit, Beob-
achtbarkeit, Zustandsregler, Beobachter)
• Wurzelortskurven erzeugen und analysieren • das Konzept des Zustandsraumes und dessen Bedeutung für lineare Systeme erklären • die Systemeigenschaften Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit benennen und gegebene System dar-
aufhin untersuchen • verschiedenen Reglerentwurfsverfahren im Zustandsraum benennen und anwenden • nichtlineare Systeme um einen Arbeitspunkt linearisieren.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Systemdynamik und Regelungstechnik I
6 Verwendbarkeit des Moduls BSc ETiT, MSc MEC, MSc iST, MSc WI-ETiT, MSc iCE, MSc EPE, MSc CE, MSc Informatik
8 Literatur Adamy: Systemdynamik und Regelungstechnik II, Shaker Verlag (erhältlich im FG-Sekretariat)
Enthaltene Kurse
Kurs-Nr. Kursname 18-ad-1010-ue Systemdynamik und Regelungstechnik II
Modulname Digitale Regelungssysteme I
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr.-Ing. Ulrich Konigorski
1 Lerninhalt Theoretische Grundlagen von Abtast-Regelungsystemen: Zeitdiskrete Funktionen, Abtast-/Halteglied, z-Transformation, Faltungssumme, z-Übertragungsfunktion, Stabilität von Abtastsystemen, Entwurf zeitdiskreter Regelungen, Diskrete PI-, PD- und PID-Regler, Kompensations- und Deadbeat-Regler, Anti-Windup-Maßnahmen
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Der Student erlangt Kenntnisse im Bereich der digitalen Regelungs- und Steuerungstechnik. Er kennt die grundlegenden Unterschiede zwischen kontinuierlichen und diskreten Regelungssystemen und kann zeitdiskrete Regelungen nach verschiedenen Verfahren analysieren und entwerfen.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Hilfreich sind Kenntnisse der Laplace- und Fourier-Transformation sowie der Grundlagen der zeitkontinuierlichen Regelungstechnik. Diese Grundlagen werden in der Vorlesung Systemdynamik und Regelungs- technik I angeboten.
• Modulprüfung (Fachprüfung, fakultativ, Gewichtung: 100 %)
6 Verwendbarkeit des Moduls BSc/MSc Wi-ETiT, MSc ETiT, BSc/MSc CE, MSc MEC, BSc/MSc iST, MSc iCE, MSc Informatik
8 Literatur Skript Konigorski: „Digitale Regelungssysteme“ Ackermann: Äbtastregelung" Aström, Wittenmark: "Computer-controlled Systems" Föllinger: "Lineare Abtastsysteme" Phillips, Nagle: "Digital control systems analysis and design" Unbehauen: "Regelungstechnik 2: Zustandsregelungen, digitale und nichtlineare Regelsysteme"
Enthaltene Kurse
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr.-Ing. Ulrich Konigorski Vorlesung 2
Kurs-Nr. Kursname 18-ko-2020-ue Digitale Regelungssysteme I
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr.-Ing. Ulrich Konigorski Übung 1
Modulname Modellbildung und Simulation
1 Lerninhalt Zweck der Modellbildung, Theoretische Modellbildung durch Anwendung physikalischer Grundgesetze, verallgemeinerte Netzwerkanalyse, Modellierung örtlich verteilter Systeme, Modellvereinfachung, Lineari- sierung, Ordnungsreduktion, Digitale Simulation linearer Systeme, Numerische Integrationsverfahren
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Die Studierenden werden in der Lage sein, verschiedene Verfahren zur mathematischen Modellierung dynamischer Systeme aus unterschiedlichen Anwendungsgebieten anzuwenden. Sie werden die Fähigkeit besitzen, das dynamische Verhalten der modellierten Systeme digital zu simulieren und die dabei zur Ver- fügung stehenden numerischen Integrationsmethoden gezielt einzusetzen.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Grundkenntnisse der zeitkontinuierlichen und zeitdiskreten Regelungstechnik. Diese Grundlagen werden in den Vorlesungen „Systemdynamik und Regelungstechnik I und II“ sowie „Digitale Regelungssysteme I und II“ angeboten.
6 Verwendbarkeit des Moduls MSc ETiT, MSc MEC
8 Literatur Skript Konigorski: „Modellbildung und Simulation“, Lunze: „Regelungstechnik 1 und 2“, Föllinger: „Regelungstechnik: Einführung in die Methoden und ihre Anwendung“
Enthaltene Kurse
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr.-Ing. Ulrich Konigorski Vorlesung 2
Kurs-Nr. Kursname 18-ko-2010-ue Modellbildung und Simulation
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr.-Ing. Ulrich Konigorski Übung 1
2.1 Wahlfächer MB
Modul-Nr. Kreditpunkte Arbeitsaufwand Selbststudium Moduldauer Angebotsturnus 16-10-5190 4 CP 120 h 90 h 1 SoSe
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr.-Ing. Peter Pelz
1 Lerninhalt Prozessautomatisierung; Prozesse und Komponenten der Verfahrenstechnik; Leitsystem und Prozessrege- lung; Pumpen; Sensoren bzw. Messtechnik; Aktoren bzw. Stellgeräte; Regelung und Steuerung; Speicher- programmierbare Steuerungen; Regelstrategien (PID etc.); Normen und Zulassungen (Ex-Schutz, Umwelt, Lärm etc.); Kommunikation im Feld (HART, Feldbusse); Prozessanalyse; Ventilbauarten; Strömungstech- nische Grundlagen; Auslegung von Armaturen; Akustische Aspekte; Stellungsregler; Reglungstechnisches Verhalten bzw. Anforderungen; Anbauteile; Sicherheitsschaltung; Antisurge-Ventile; Drehantriebe für Pum- pen
• Das strömungstechnische und regelungstechnische Zusammenwirken zwischen Leitsystem, Sensor und Aktor auf der Feldebene darzustellen.
• Das Zusammenwirken von Pumpe, Regelarmatur (Aktuator) und Anlagenwiderstand qualitativ und quantitativ zu beschreiben (Pumpenkennlinie, Rohrdruckverlust, Drosselwirkung der Armatur etc.) und dabei die strömungstechnischen Grundlagen anwenden zu können.
• Die Stellkennlinie zu ermitteln sowie den kv-Wert als maßgebliche Drosselkenngröße für inkompressible, kompressible sowie zweiphasige Prozessmedien und die richtige Nennweite zu berechnen.
• Kritische Zustände und deren Zusammenhänge mit den Betriebsdaten in Regelarmaturen durch Ka- vitation, Tropfenschlag und Schallemission zu beschreiben und Abhilfemaßnahmen aufzuzählen.
• Den Kraftbedarf für den Stellantrieb zu ermitteln. • Bauarten von Armaturen einschließlich verschiedener Stellantriebsarten sowie Steuer- bzw. Regel-
komponenten mit ihren Vorteilen und Nachteilen zu nennen. • Die regelungstechnischen Zusammenhänge statischer und dynamischer Natur darzustellen und auch
quantitativ zu beschreiben (PID-Regler für Prozess und Ventilstellung, Zeitverhalten und Kurven). • Energetische Zusammenhänge im Fluidssystem qualitativ und quantitativ darzustellen (Drossel- und
Drehzahlregelung getrennt und in Kombination).
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Strömungstechnik, Strömungslehre, Thermodynamik, Regelungstechnik empfohlen
13
6 Verwendbarkeit des Moduls WPB Master MPE III (Wahlfächer aus Natur- und Ingenieurwissenschaft) WPB Master PST III (Wahlfächer aus Natur- und Ingenieurwissenschaft) Master Mechatronik
8 Literatur Folien
2.1 Wahlfächer MB 14
1 Lerninhalt Systemgrenzen und Schnittstellen; Systemanalogien; Formulierung von Funktions- und Prozesszusam- menhängen; Formulierung von Zielen; Festlegung eines Spielfeldes; Modellierung von Komponenten und komplexen Systemen; Systembeschreibung mittels 0D-Methoden; Erhaltungssätze; Materialgesetze; Zeit- liche und räumliche Granularität; Modellreduktion; Modellvalidierung; Planung numerischer und praktischer Versuche; Generisches mechatronisches System; Sicherheitskonzepte für Systeme; Bewertung des Systemaufwands; Ermittlung von Herstellkosten (Investitions- und Betriebskosten); Technisch-ökologisch- ökonomisch-soziale Zusammenhänge; Diskrete und kontinuierliche Optimierungsmethoden
• Prozessfunktionen und –ziele zu erkennen und zu formulieren, aus den Prozessfunktionen notwendi- ge Teilfunktionen abzuleiten, ein Spielfeld von Möglichkeiten zu deren Erfüllung aufzuspannen und Entscheidungen für die geeignetsten Möglichkeiten zu treffen.
• Technische Systeme zu abstrahieren und zu modellieren, den erforderlichen Detaillierungsgrad einer Modellierung einzuschätzen, Modelle zu validieren und ggf. zu vereinfachen.
• In einem System die generischen Subfunktionen „Prozess“, “Prozesszustandserfassung”, „Eingriffse- valuation” und „Prozessbeeinflussung“ zuzuordnen und zu designen.
• Technisch-ökologisch-ökonomisch-soziale Zusammenhänge zu erkennen, deren gegenseitige Beein- flussung bewusst wahrzunehmen und im möglichen Rahmen zu gestalten.
• Optimierungsziele zu formulieren, geeignete Optimierungsmethoden auszuwählen und Optimie- rungsstrategien hinsichtlich des bestenfalls erreichbaren Optimierungsergebnisses kritisch zu hinterfragen.
• Entscheidungs- und Syntheseprobleme in Form von mathematischen Optimierungsmodellen zu formulieren.
• Grundlegende mathematische Methoden zur Lösung von Optimierungsmodellen anzuwenden und die Einsetzbarkeit zur Lösung bestimmter Klassen von Optimierungsmodellen zu beurteilen.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Keine
6 Verwendbarkeit des Moduls Master MPE WPB I Master Mechatronik
8 Literatur
Enthaltene Kurse
Kurs-Nr. Kursname 16-98-3034-ue Analyse und Synthese technischer Systeme
1 Lerninhalt Fluidkraft- und Fluidarbeitssysteme; Energiewandlungsprinzipien; Einordnung nach Schnellläufigkeit; De- finition von System- und Modulwirkungsgraden; Isentroper Wirkungsgrad; Cordier-Diagramm; Maschinen mit kleiner und großer Schaufelanzahl; Eulersche Turbinengleichung; Auslegung mittels aerodynamischer Entwurfsmethodik; Wirbelflussmaschine; Skalierung
• Funktion und Aufgabe einer Maschine zu ermitteln. • Einen Maschinentyp mithilfe strömungsmechanischer Kennzahlen auszuwählen. • Die Arbeitsumsetzung innerhalb einer Maschine zu berechnen. • Den Wirkungsgrad eines Systems oder Moduls zu bestimmen. • Strömungsmaschinen entsprechend gegebener Anforderungen auszulegen.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Technische Strömungslehre, Grundlagen der Turbomaschinen und Fluidsysteme empfohlen
6 Verwendbarkeit des Moduls WPB Master MPE II (Kernlehrveranstaltungen aus dem Maschinenbau) WPB Master PST III (Wahlfächer aus Natur- und Ingenieurwissenschaft)
8 Literatur Lernmaterial auf www.fst.tu-darmstadt.de. Empfohlene Bücher: Fister: Fluidenergiemaschinen, Band 1, Springer Verlag Fister: Fluidenergiemaschinen, Band 2, Springer Verlag
Enthaltene Kurse
1 Lerninhalt Anwendung der Erhaltungsgleichungen auf technische Fluidsysteme; Übertragungsverhalten; Linearisie- rung; Nachgiebigkeit; Kompressibilität; Effektive Schallgeschwindigkeit; Zweiphasenströmung; Nachgiebi- ge Rohrleitungen; Luftfeder; Druckspeicher; Widerstandsgesetzte; Darcy Medium; Porosität; Sorptionsvor- gänge; Bingham Medium; Stabilität von Suspensionen; Elektro- und magnetorheologische Flüssigkeiten; Viskoelastische Flüssigkeiten; Hydraulikkolben; Trägheitsverluste; Reibungsverluste; Wirkungsgrad; Insta- tionäre Strömungen; Hydraulische Lager; Virtuelle Massen; Charakteristikenmethode; Resonanzaufladung von Verbrennungsmotoren; Stoßverluste; Dimensionsanalyse; Fluidenergiemaschinen; Kennlinie; Betriebs- kennlinie; Betriebspunkt; Instabilitäten; Akustik
• Pneumatische und hydraulische Fluidsysteme zu analysieren. • Strömungen durch Ventile, Filter und Dichtungen zu beschreiben. • Das Cordier-Diagramm zu nutzen, um für eine Anlage die energetisch optimale Fluidenergiemaschi-
ne auszuwählen. • Das dynamische Verhalten von Fluidsystemen zu beschreiben. • Die Energieeffizienz und die Robustheit von Fluidsystemen zu analysieren. • Nicht-Newtonsche Materialien in ihrem Temperaturverhalten zu beschreiben. • Kompressible, instationäre Strömungen mittels der linearen Charakteristikenmethode zu beschrei-
ben.
6 Verwendbarkeit des Moduls WP Bachelor MPE
8 Literatur Lernmaterial auf www.fst.tu-darmstadt.de. Empfohlene Bücher: Wylie; Streeter: Fluid Transients in Systems, Prentice Hall. Spurk, Josef: Strömungslehre, Springer Verlag. Betz: Einführung in die Theorie der Strömungsmaschinen, Braun. Brennen: Hydrodynamics of Pumps, Oxford University Press.
Enthaltene Kurse
Kurs-Nr. Kursname 16-10-5100-ue ENTFALLEN Grundlagen der Turbomaschinen und Fluidsysteme
1 Lerninhalt Einführung; Entstehungsursachen und Formen der Kavitation; Kavitationskeime; Dynamik von Kavita- tionsblasen; Untersuchungen zum Kavitationsbeginn; Fortgeschrittene Kavitation, Stationäre und insta- tionäre Kavitationsvorgänge; Akustische Effekte; Rückwirkungen der Kavitation auf Strömungsvorgänge; Kavitations-Erosion; Dimensionsanalyse; Kavitation bei Pumpen.
• Das Phänomen Kavitation in technischen Systemen (Gleitlager, Strömungsmaschine, Fluidssyteme) zu beschreiben.
• Die physikalischen Zusammenhänge zwischen Kavitation und Kavitationserrosion darzustellen. • Das dynamische Blasenwachstum durch Modellbildung zu beschreiben. • Dimensionsanalytische Methoden bei Kavitationsphänomenen anzuwenden.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Technische Strömungslehre empfohlen
• Modulprüfung (Fachprüfung, Fachprüfung, Gewichtung: 100 %)
6 Verwendbarkeit des Moduls WPB Master MPE III (Wahlfächer aus Natur- und Ingenieurwissenschaft) WPB Master PST III (Wahlfächer aus Natur- und Ingenieurwissenschaft)
8 Literatur Lernmaterial auf www.fst.tu-darmstadt.de Empfohlene Bücher: Brennen, Christopher E. : Cavitation and Bubble Dynamics, Oxford University Press.
Enthaltene Kurse
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr. rer. nat. Michael Schäfer
1 Lerninhalt Grundlagen der kontinuumsmechanischen Strömungsmodellierung; numerische Gitter; Gittergenerierung; Finite-Volumen-Verfahren für komplexe Geometrien; Finite-Volumen-Verfahren für inkompressible Strö- mungen; Upwind-Verfahren; Flux-Blending; Druck-Korrektur-Verfahren; Berechnung turbulenter Strömun- gen; statistische Turbulenzmodellierung; k-eps-Modell; Lösung großer dünnbesetzer Gleichungssysteme; ILU-Verfahren; CG-Verfahren; Vorkonditionierung; Mehrgitterverfahren; paralleles Rechnen.
• Die Grundlagen der kontinuumsmechanischen Strömungsmodellierung zu erläutern. • Die Eigenschaften numerischer Gitter zu erklären und Methoden zu deren Generierung anzuwenden. • Finite-Volumen-Verfahren für komplexe Geometrien anzuwenden. • Finite-Volumen-Verfahren auf die Gleichungen für inkompressible Strömungen anzuwenden. • Upwind-Verfahren, Flux-Blending-Verfahren und Druck-Korrektur-Verfahren zu beschreiben und de-
ren Funktionalität zu erläutern. • Die Methoden zur Berechnung turbulenter Strömungen zu beschreiben und die Grundlagen der
statistischen Turbulenzmodellierung zu erklären. • Die wichtigsten Verfahren zur Lösung großer dünnbesetzer linearer und nichtlinearer Gleichungssys-
teme zu erklären und deren Effizienz einzuschätzen. • Die Prinizipien von Mehrgitterverfahren und die Grundlagen des parallelen Rechnens zu beschrei-
ben.
6 Verwendbarkeit des Moduls WPB Master MPE II (Kernlehrveranstaltungen aus dem Maschinenbau) WPB Master PST III (Fächer aus Natur- und Ingenieurwissenschaft für Papiertechnik) Master Mechatronik
8 Literatur Schäfer, Numerik im Maschinenbau, Springer, 1999; Übungen im WWW; Schäfer, Numerical Methods in Engineering, Springer, 2006
Enthaltene Kurse
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr. Richard Markert
1 Lerninhalt Dynamik des starren Rotors; Auswuchten starrer Rotoren; Laval-Welle: äußere und innere Dämpfung, ani- sotrope Lagerung, unrunde Welle, Kreiseleinfluß, Gleitlager, Magnetlager, Fanglager, Riß; Mehrfach besetz- te Welle; Kontinuierliche Welle; Auswuchten elastischer Rotoren: Einflußzahlenmethode, Modale Methode.
• Freie und erzwungene Biegeschwingungen (z.B. infolge Schlag und Unwucht) von Laval- und Mehr- scheibenrotoren sowie von kontinuierlichen Rotoren zu berechnen und deren Stabilitätseigenschaf- ten zu analysieren.
• Die gängigen Auswuchtverfahren zu beschreiben und ihre Eignung für eine Auswuchtaufgabe zu bewerten.
• Instationäre Phänomene in der Rotordynamik zu beschreiben und zu nutzen. • Verschiedene Phänomene den Systemeigenschaften (z.B. Dämpfung, Anisotropie, Gewicht, Riss, Gy-
roskopie) zuzuordnen, zu bewerten und abzuschätzen. • Die dynamischen Besonderheiten von verschiedenen Lagerungsarten (Gleitlager, Magnetlager, Fang-
lager etc.) zu beschreiben und damit Rotorsysteme auszulegen. • Phänomene, die bei Gyroskopie oder Anstreifen am Stator auftreten, einzuschätzen, zu nutzen oder
zu vermeiden.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Gute Kenntnisse der Technischen Mechanik, der Mathematik und der Strukturdynamik sind empfohlen.
• Modulprüfung (Fachprüfung, mündliche Prüfung, Gewichtung: 100 %)
6 Verwendbarkeit des Moduls WPB Master MPE II (Kernlehrveranstaltungen aus dem Maschinenbau) WPB Master PST III ( Fächer aus Natur- und Ingenieurwissenschaft für Papiertechnik)
8 Literatur Gasch, R.; Pfützner, H.: Rotordynamik. Springer-Verlag Berlin 1975. Markert, R.: Rotordynamik. Skript zur Vorlesung, 2005. Markert, R.: Strukturdynamik. Shaker Verlag, 2013 Die Übungsaufgaben sind im Vorlesungsskript enthalten. Lösungen werden in der Übung bereitgestellt.
Enthaltene Kurse
Kurs-Nr. Kursname 16-25-5020-ue Rotordynamik
Modul-Nr. Kreditpunkte Arbeitsaufwand Selbststudium Moduldauer Angebotsturnus 16-10-5250 4 CP 120 h 60 h 1 Jedes 2. Sem.
1 Lerninhalt Begriff und Entwicklung des TOR; Optimierungsmodell; Lineare Optimierung (u.a. Simplex-Algorithmus, Dualität); Graphentheoretische Grundlagen; Lösungsprinzipien der ganzzahligen und kombinatorischen Optimierung; Methoden zur stückweisen Linearisierung und Prinzipien zur nichtlinearen Optimierung; Dynamische Optimierung; Heuristiken und Blackbox-Optimierung; Optimierung unter Unsicherheit; Mul- tikriterielle Optimierung; Modellierungsmethoden für technische Systeme
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Nachdem die Studierenden die Lerneinheit erfolgreich abgeschlossen haben, sollten sie in der Lage sein: 1.Entscheidungs- und Syntheseprobleme in Form von mathematischen Optimierungsmodellen zu formulieren und Lösungen für technische Probleme zu interpretieren. 2.Grundlegende mathematische Methoden zur Lösung von Optimierungsmodellen anzuwenden und die Einsetzbarkeit zur Lösung bestimmter Klassen von Optimierungsmodellen zu beurteilen. 3.Software des Operations Research zu entwickeln und zur Optimierung von technischen Systemen anzuwenden. 4.Die Leistungsfähigkeit eingesetzter Optimierungsalgorithmen zu bewerten. 5.Methoden bspw. von Fertigungsprozessen zu statischen Systemen und von Fluidsystemen zu Antriebssys- temen zu transferieren. 6.Komponenten auf das Funktionsrelevante zu reduzieren. 7.Aus physikalisch-technischen Modellen mathematischen Optimierungsmodelle zu generieren.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Mathematik I + II und Grundlagen der Turbomaschinen und Fluidsysteme empfohlen
6 Verwendbarkeit des Moduls
Enthaltene Kurse
Kurs-Nr. Kursname 16-10-5250-ue Technical Operations Research - Optimierung von technischen Systemen
Modulname Werkstoffkunde der Kunststoffe
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr. Christina Berger
1 Lerninhalt Der werkstoffgerechte Einsatz von Kunststoffen erfordert ein Grundverständnis über die Chemie, die Ver- arbeitung und die Eigenschaften hochpolymerer Werkstoffe. In der Vorlesung soll ein Einblick in folgende Themengebiete gegeben werden: Grundlagen der Kunststoffchemie, Aufbau hochpolymerer Werkstoffe, Herstellung hochpolymerer Werkstoffe, Eigenschaften der Kunststoffe, Prüfverfahren, Verarbeitung von Kunststoffen.
• Die Verwendung des Werkstoffs Kunststoff in verschiedenen Anwendungen und Branchen zu erklä- ren.
• Die verschiedenen Kunststofftypen nach chemischen und strukturellem Aufbau zu differenzieren. • Das temperaturabhängige Verhalten von Kunststoffen zu erklären. • Die Besonderheit des viskoelastischen Verhaltens bei der Dimensionierung und Festlegung der Ein-
satztemperatur von Bauteilen einzubeziehen. • Bei der Auswahl eines Werkstoffs, Stärken und Schwächen der meist verwendeten Kunststoffe zu
berücksichtigen. • Die Einflüsse aus Rohstoff, Verarbeitung und Dimensionierung auf die Eigenschaften von Kunststoff-
formteilen zu bewerten. • Die mechanischen und thermischen Eigenschaften von Kunststoffen im Vergleich mit anderen Werk-
stoffen einzuschätzen. • Die Einsatzmöglichkeit bzgl. der Umgebungs- und Belastungsbedingungen durch Kenntnis der
Versagensmechanismen von Kunststoffen abzuschätzen.
6 Verwendbarkeit des Moduls WPB Master MPE II (Kernlehrveranstaltungen aus dem Maschinenbau) WPB Master PST III (Fächer aus Natur- und Ingenieurwissenschaft für Papiertechnik)
8 Literatur M. Oechsner, Umdrucke (Folien) der Vorlesung, Darmstadt D. Braun, Kunststoff-Handbuch (mehrbändig), C.Hanser Verlag K. Biederbick, Kunststoffe kurz + bündig, Vogel-Verlag H. Domininghaus, Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften, VDI-Verlag G. Menges, Werkstoffkunde der Kunststoffe, Studienbücher, Carl Hanser Verlag H.-J. Sächtling, Kunststoff-Taschenbuch, Carl Hanser
Enthaltene Kurse
Modul-Nr. Kreditpunkte Arbeitsaufwand Selbststudium Moduldauer Angebotsturnus 16-10-5220 4 CP 120 h 90 h 1 WiSe
1 Lerninhalt Fluidkraft- und Fluidarbeitssysteme; Systemoptimierung vs. Moduloptimierung; Absolutes Maß für Ener- gieumwandlungsprozesse; Betrieb eines Wasserkraftwerkes als Optimierungsaufgabe; Auswahl von Ma- schinen mittels Cordier-Diagramm; Skalierung des Wirkungsgrades; Optimaler Betrieb einer Windkraftan- lage; Auslegung von Windkraftanlagen; Konstruktive Lösungen für Wellenkraftanlagen
• Fluidkraftsysteme hinsichtlich der Energieumwandlung zu beurteilen. • Fluidkraftsysteme zu optimieren und zu skalieren. • Wind-, Wasser- und Wellenkraftanlagen auszulegen. • Methoden der Strukturmechanik, Thermodynamik und Strömungsmechanik auf Fluidkraftsysteme
anzuwenden und konstruktiv und innovativ im gesellschaftlichen Kontext zu diskutieren.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Technische Mechanik und Technische Strömungslehre empfohlen
6 Verwendbarkeit des Moduls WPB Master MPE II (Kernlehrveranstaltungen aus dem Maschinenbau) WPB Master PST III (Wahlfächer aus Natur- und Ingenieurwissenschaft)
8 Literatur Robert Gasch; Jochen Twele: Windkraftanlagen, Grundlagen, Entwurf, Planung und Betrieb, Verlag Teub- ner. Albert Betz: Einführung in die Theorie der Strömungsmaschinen, Verlag G. Braun Karlsruhe. Peter Pelz: On the upper limit for hydropower in an open channel flow, Article 2011 in: Journal of Hydrau- lic Engineering, URI: http://tubiblio.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/41338. Johannes Falnes: Ocean Vaves and Oscillating Systems, Cambridge University Press.
Enthaltene Kurse
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr.-Ing. Stephan Rinderknecht
1 Lerninhalt Aktorik; Mensch-Maschine-Schnittstelle; Entwicklungsmethodik; Systemintegration.
• Funktionsprinzipien elektromagnetischer, elektrodynamischer und piezoelektrischer Aktoren zu er- klären und diese begründet einsetzen.
• Methodik und Anforderungen bei der Entwicklung von komplexen mechatronischen Systemen zu beschreiben.
• Mechatronisches Systemdenken zum Zwecke der Systemintegration und Optimierung auf unterschiedliche Beispiele anzuwenden.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Grundlagen in Mechatronik, Technischer Mechanik, Elektrotechnik und Regelungstechnik sind erforderlich.
• Modulprüfung (Fachprüfung, mündliche Prüfung, Gewichtung: 100 %)
6 Verwendbarkeit des Moduls WPB Master MPE II (Kernlehrveranstaltungen aus dem Maschinenbau) WPB Master PST III (Fächer aus Natur- und Ingenieurwissenschaft für Papiertechnik)
8 Literatur Handouts zur Vorlesung werden im Intranet zum Herunterladen bereitgestellt. Nordmann, R.; Birkhofer, H.: Maschinenelemente und Mechatronik I. Schröder, D.: Elektrische Antriebe - Grundlagen. Bertsche, B.; Naunheimer, H.; Lechner, G.: Fahrzeuggetriebe. Löw, P.; Pabst, R.; Petry, E.: Funktionale Sicherheit in der Praxis.
Enthaltene Kurse
Kurs-Nr. Kursname 16-24-5030-ue Mechatronische Systeme im Maschinenbau II
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr. techn. Christian Beidl
1 Lerninhalt Allgemeines: geschichtlicher Rückblick, wirtschaftliche und ökologische Bedeutung, Einteilung der Ver- brennungsmotoren. Grundlagen des motorischen Arbeitsprozesses: Carnot-Prozess, Gleichraumprozess, Gleichdruckprozess, Seiliger-Prozess. Konstruktive Grundlagen: Kurbelwelle, Pleuel, Lagerung, Kolben, Kolbenringe, Kolbenbolzen, Laufbuchse, Zylinderkopfdichtung, Zylinderkopf, Ladungswechsel. Kenngrößen: Mitteldruck, Leistung, Drehmoment, Kraftstoffverbrauch, Wirkungsgrad, Zylinderfüllung, Luftverhältnis, Kinematik des Kurbeltriebs, Verdichtungsverhältnis, Kennfelder, Hauptabmessungen. Kraftstoffe: Chemischer Aufbau, Eigenschaften, Heizwert, Zündverhalten, Herstellung, alternative Kraft- stoffe. Allgemeine Grundlagen der Gemischbildung: Ottomotor, Dieselmotor, Verteilung, Aufbereitung. Gemischbildung beim Ottomotor: Vergaser, elektronische Einspritzung, HCCI (Homogeneous Charge Com- pression Ignition). Zündung beim Ottomotor: Anforderungen, Zündkerze, Zündanlagen, Magnetzündung, Klopfregelung. Gemischbildung beim Dieselmotor: Grundlagen, verschiedene Verfahren, Gemischaufbereitung, Einspritz- systeme.
• Die Funktionsweise und den Aufbau von Verbrennungsmotoren (angefangen vom kleinen Modellbau-Zweitakter bis zum Schiffsdieselmotor) zu erklären.
• Die physikalischen Grundlagen von Verbrennungsmotoren zu erklären. • Die notwendigen Kenngrößen zu entwickeln und zur Charakterisierung von Motoren anzuwenden. • Die wirtschaftliche und ökologische Bedeutung von Verbrennungsmaschinen zu erklären. • Die thermodynamischen Grundlagen von Verbrennungsmaschinen bei der Entwicklung neuer An-
triebskonzepte anzuwenden. • Die Grundlagen der Konstruktion von Verbrennungsmaschinen zu beschreiben. • Die Wechselwirkung von Kraftstoff, Gemischbildung und Verbrennung zu analysieren und zu bewer-
ten. • Die Unterschiede in der Gemischbildung und Entflammung bei Ottomotoren und bei Dieselmotoren
zu erklären. • Die Zündung beim Ottomotor zu erklären.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Keine
• Modulprüfung (Fachprüfung, Fachprüfung, Standard BWS) Schriftliche oder mündliche Prüfung (wahlweise) [schriftlich: 1 h 30 min; mündlich: 1 h 30 min (pro 4er-Gruppe)]
6 Verwendbarkeit des Moduls WP Bachelor MPE Bachelor Mechatronik
8 Literatur VKM I - Skriptum, erhältlich im Sekretariat
Enthaltene Kurse
Sprache Modulverantwortliche Person Englisch Prof. Dr.-Ing. Gerd Griepentrog
1 Lerninhalt Regelstrukturen für Antriebe, Auslegung von Antriebsregelungen , Wechselrichter für geregelte Antriebe Raumzeiger als Grundlage für die Modelle der Drehfeldmaschinen. Bezugssysteme für die Behandlung von Drehfeldmaschinen Regelungstechnisches Blockschaltbild des Antriebs mit Gleichstrommaschine, Reglerstruktur und Ausle- gung der Ansteuerung von Gleichstrommaschinen Regelungstechnisches Blockschaltbild für permanenterregte Synchronmaschine (PMSM), Regelungstech- nisches Blockschaltbild der Asynchronmaschine (ASM); Drehmomentregelung für Drehfeldmaschinen mit linearerem Regler oder Schaltregler, Feldorientierte Regelung und direkte Momentenregelung bei PMSM und ASM. Modelle/Beobachter für Läuferfluss der ASM Drehzahlregelung von Antrieben, auch schwingungsfähige Last. Winkellage- und Beschleunigungsgeber, Motion Control Problemstellungen
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Nach aktiver Mitarbeit in Vorlesung sowie selbstständigem Lösen aller Übungsaufgaben vor der jeweiligen Übungsstunde sollen die Studierenden in der Lage sein 1.) die regelungstechnischen Blockschaltbilder der Gleichstrommaschine im Grunddrehzahl- und Feld- schwächbereich zu entwickeln 2.) die zu 1.) gehörenden Regelkreise hinsichtlich Struktur und Reglerparaneter auszulegen 3.) Raumzeiger in verschieden rotierenden Koordinatensystemen zu anzuwenden 4.) die dynamischen Gleichungen der PMSM und der ASM herzuleiten und mit Hilfe des jeweils geeignet rotierendem Koordinatensystem zu vereinfachen und als nichtlineares regelungstechnisches Blockschalt- bild darzustellen. 5.) die zu 4.) gehörenden Regelkreise, insbesondere die feldorientierte Regelung hinsichtlich Struktur und Reglerparameter auszulegen 6.) Aufgrund der vermittelten Systematik auch für nicht behandelte Maschinentypen wie die doppelt ge- speiste ASM entsprechende Herleitungen in der Literatur nachvollziehen zu können. 7.) Modelle und Beobachter für den Läuferfluss der ASM in verschiedenen Koordinatensystemen herzuleiten und die jeweiligen Vor- und Nachteile zu beurteilen 8.) Die Regelkreise der überlagerten Drehzahlregelung auch für schwingungsfähige mechanische Lasten auszulegen und zu parametrieren.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme BSc ETiT oder Gleichwertiges, insbes. Regelungstechnik und elektrische Maschinen/Antriebe
6 Verwendbarkeit des Moduls MSc ETiT, MSc EPE, MSc MEC, Wi-ETiT
8 Literatur
• Mohan, Ned: “Electric Drives and Machines” • De Doncker, Rik; et. al.: “Advanced Electrical Drives” • Schröder, Dierk: “Elektrische Antriebe – Regelung von Antriebssystemen” • Leonhard, W.: “Control of Electrical Drives”
Enthaltene Kurse
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr.-Ing. Gerd Griepentrog Vorlesung 2
Kurs-Nr. Kursname 18-gt-2020-ue Control of Drives
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr.-Ing. Gerd Griepentrog, M.Sc. Ivan Kliasheu Übung 2
2.2 Wahlfächer ETiT 33
Modulname Elektromechanische Systeme I
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr. Mario Kupnik
1 Lerninhalt Struktur und Entwurfsmethoden elektromechanischer Systeme bestehend aus mechanischen, akustischen, hydraulischen und thermischen Netzwerken, Wandlern zwischen mechanischen und mechanisch- akustischen Netzwerken und elektromechanischen Wandlern. Entwurf und Anwendungen von elektromechanischen Wandlern
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Verstehen, Beschreiben, Berechnen und Anwenden der wichtigsten elektromechanischen Wandler als Sensor- und Aktorprinzipien; Elektrostatische Wandler (z.B. Mikrofone und Beschleunigungssensoren), piezoelektrische Wandler (z.B. Mikromotoren, Mikrosensoren), elektrodynamische Wandler (Lautsprecher, Shaker), piezomagnetische Wandler (z.B. Ultraschallquellen). Entwerfen komplexer elektromechanischer Systeme wie Sensoren und Aktoren und deren Anwendungen unter Verwendung der Netzwerkmethode mit diskreten Bauelementen.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Elektrotechnik und Informationstechnik I
6 Verwendbarkeit des Moduls BSc ETiT, BSc WI-ETiT, MSc MEC
8 Literatur Fachbuch: „Elektromechanische Systeme der Mikrotechnik und Mechatronik, Springer 2009, Skript zur Vorlesung EMS I, Aufgabensammlung zur Übung EMS 1
Enthaltene Kurse
Kurs-Nr. Kursname 18-kn-1050-vl Elektromechanische Systeme I
Vorlesung 2
Kurs-Nr. Kursname 18-kn-1050-ue Elektromechanische Systeme I
Übung 2
Modul-Nr. Kreditpunkte Arbeitsaufwand Selbststudium Moduldauer Angebotsturnus 18-ad-2020 4 CP 120 h 75 h 1 WiSe
1 Lerninhalt Fuzzy-Systeme: Grundlagen, regelbasierte Fuzzy-Logik, Entwurfsverfahren, Entscheidungsfindung, Fuzzy- Regelung, Mustererkennung, Diagnose; Neuronale Netze: Grundlagen, Multilayer-Perzeptrons, Radiale- Basisfunktionen-Netze, Mustererkennung, Identifikation, Regelung, Interpolation und Approximation; Neuro-Fuzzy: Optimierung von Fuzzy-Systemen, datengetriebene Regelgenerierung; Evolutionäre Algo- rithmen: Optimierungsaufgaben, Evolutionsstrategien und deren Anwendung, Genetische Algorithmen und deren Anwendung
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Ein Student kann nach Besuch der Veranstaltung:
• die Elemente und Standardstruktur von Fuzzy- Logik-Systemen, Neuronalen Netzen und Evolutio- nären Algorithmen nennen,
• die Vor- und Nachteile der einzelnen Operatoren, die in diesen Systemen der Computational Intelli- gence vorkommen, in Bezug auf eine Problemlösung benennen,
• erkennen, wann sich die Hilfsmittel der Computational Intelligence zur Problemlösung heranziehen lassen,
• die gelernten Algorithmen in Computerprogramme umsetzen, • die gelernten Standartmethoden erweitern, um neue Probleme zu lösen.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme
6 Verwendbarkeit des Moduls BSc iST, MSc ETiT, MSc MEC, MSc WI-ETiT, MSc iCE, MSc EPE, MSc CE, MSc Informatik
8 Literatur Adamy : Fuzzy Logik, Neuronale Netze und Evolutionäre Algorithmen, Shaker Verlag (erhältlich im FG- Sekretariat) www.rtr.tu-darmstadt.de (optionales Material)
Enthaltene Kurse
Kurs-Nr. Kursname 18-ad-2020-ue Fuzzy-Logik, Neuronale Netze und Evolutionäre Algorithmen
1 Lerninhalt • Einführung in die Aufstellung von mathematischen Prozessmodellen aus gemessenen Daten • Theoretische und experimentelle Modellbildung dynamischer Systeme • Systemidentifikation mit zeit-kontinuierlichen Signalen:
– Aperiodische Signale
• Parameterschätzverfahren: – Methode der kleinsten Quadrate – Modellstrukturermittlung – Rekursive Schätzalgorithmen
• Kalman Filter und Erweitertes Kalman Filter • Numerische Methoden • Implementierung unter MatLab Zahlreiche Übungsbeispiele mit echten Messdaten
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Die Studenten werden in die grundlegenden Verfahren der Signal- und Systemanalyse eingeführt. Außer- dem lernen die Studenten Methoden wie Fourieranalyse, Korrelationsverfahren und Parameterschätzver- fahren kennen. Mit dieser Grundlage können die Studenten die behandelten Methoden beurteilen und anwenden und sind in der Lage, aus gemessenen Daten nicht-parametrische und parametrische Modell zu generieren.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Grundlagen im Bereich der Regelungstechnik werden vorausgesetzt (z.B. Vorlesung „Systemdynamik und Regelungstechnik I“)
8 Literatur Pintelon, R.; Schoukens, J.: System Identification: A Frequency Domain Approach. IEEE Press, New York, 2001. Ljung, L.: System Identification: Theory for the user. Prentice Hall information and systems sciences series. Prentice Hall PTR, Upper Saddle River NJ, 2. edition, 1999.
Enthaltene Kurse
Dozent Lehrform SWS Dr. Ing. Eric Lenz Vorlesung 2
Kurs-Nr. Kursname 18-ko-2040-ue Identifikation dynamischer Systeme
Dozent Lehrform SWS Dr. Ing. Eric Lenz Übung 1
Modul-Nr. Kreditpunkte Arbeitsaufwand Selbststudium Moduldauer Angebotsturnus 18-bi-2032 4 CP 120 h 75 h 1 SoSe
Sprache Modulverantwortliche Person Englisch Prof. Dr. techn. Dr.h.c. Andreas Binder
1 Lerninhalt For the wide field of the drive technology at low and medium power range from 1 kW up to about 500 kW. . . 1 MW the conventional drives and the current trends of developments are explained to the students. Grid operated and inverter-fed induction drives, permanent-magnet synchronous drives with and without damper cage („brushless dc drives“), synchronous and switched reluctance drives and permanent magnet and electrically excited DC servo drives are covered. As a "newcomerïn the electrical machines field, the transversal flux machines and modular synchronous motors are introduced.
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse For the students who are interested in the fields of design, operation or development of electrical drives in their future career, the latest knowledge about
• modern computational methods (e.g. finite elements), • advanced materials (e.g. high energy magnets, ceramic bearings), • innovative drive concepts (e.g. transversal flux machines) and • measurement and experiment techniques are imparted.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Completed Bachelor of Electrical Engineering or equivalent degrees
• Modulprüfung (Fachprüfung, fakultativ, Gewichtung: 100 %)
6 Verwendbarkeit des Moduls MSc ETiT, MSc MEC, nicht MSc EPE
8 Literatur A detailed script is available for the lecture. In the tutorials design of PM machines, switched reluctance drives and inverter-fed induction motors are explained.
Enthaltene Kurse
Dozent Lehrform SWS Dr.-Ing. Andreas Jöckel Vorlesung 2
Kurs-Nr. Kursname 18-bi-2030-ue Motor Development for Electrical Drive Systems
Dozent Lehrform SWS Dr.-Ing. Andreas Jöckel Übung 1
1 Lerninhalt • Grundlagen (SVD, Normen, Systemdarstellungen) • Reglerentwurf im Frequenzbereich
– Formulierung von Regelzielen als H2- und Hinf-Optimierungsprobleme – Entwurf von H2- und Hinf-optimalen Reglern
• Robuste Regelung – Unsicherheitsbeschreibung (Additive und multiplikative Unsicherheiten, Multimodellbeschrei-
bungen) – Robustheitsanalyse (Small-Gain-Theorem, mu-Analyse) – Synthese robuster Regler im FrequenzbereichSynthese robuster Regler durch Polbereichsvor-
gabe
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Die Studierenden werden in der Lage sein, Regelungsaufgaben als H2- und H8-Problem zu formulieren, Systemunsicherheiten in geeigneter Form zu beschreiben und einen Reglerentwurf durchzuführen, der robuste Stabilität und Güte sicherstellt.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Systemdynamik und Regelungstechnik I und II
8 Literatur • S. Skogestad, I. Postlethwaite, Multivariable Feedback Control,2. Auflage, 2005, Wiley • K. Zhou, Essentials of Robust Control, 1998, Prentice-Hall • O. Föllinger, Regelungstechnik, 11. Auflage, 2013, VDE Verlag
Enthaltene Kurse
Dozent Lehrform SWS Dr. Ing. Eric Lenz Vorlesung 2
Modul-Nr. Kreditpunkte Arbeitsaufwand Selbststudium Moduldauer Angebotsturnus 18-fi-2010 4 CP 120 h 75 h 1 SoSe
Sprache Modulverantwortliche Person Englisch Prof. Dr.-Ing. Rolf Findeisen
1 Lerninhalt Optimale Regelungsverfahren, wie die Model Prädiktive Regelung, zählen zu den vielseitigsten, flexibels- ten und am meisten eingesetzten modernen Regelungsmethoden. Ihre Anwendungsbereiche spannen von der Robotik, über das autonome Fahren, Luftfahrtsystemen, Energiesystemen, chemischen und biotechno- logischen Prozessen bis hin zur Biomedizin genutzt werden. Die Vorlesung bietet eine Einführung in die Grundlagen der optimalen Regelung mit einem Fokus auf die methodische und theoretische Basis. Daneben werden Einblicke in die effiziente numerische Lösung der auftretenden Optimierungsprobleme, sowie in die Model Prädiktive Regelung gegeben. Die folgenden Themen sind Inhalt der Vorlesung:
• Anwendungsbeispiele aus verschiedenen Gebieten, wie zum Beispiel der Mechatronik, der Robotik, elektrischen Systemen, chemischen Prozessen, der Ökonomie, sowie der Luft und Raumfahrt
• Einführung in die nichtlinear statische Optimierung • Dynamische Programmierung, Optimalitätsprinzip, Hamilton-Jacobi-Ballmann Gleichung • Pontryaginsches Maximum Prinzip • Optimale Regelung über endliche und unendliche Vorhersagezeiten, LQ optimale Regelung • Numerische Lösungsverfahren für Optimalsteuerungsprobleme • Einführung in die Model Prädiktive Regelung
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Die Studierenden erlernen optimale Regelungs- und Steuerungsprobleme zu formulieren, analysieren und zu lösen. Der Fokus der Vorlesung liegt auf der Vermittlung der Schlüsselideen und Konzepte der optimalen Regelung und Steuerung. Die Studierenden lernen Standard Methoden zur Berechnung und Umsetzung optimaler Regelungsstrategien kennen.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Grundlagenvorlesung der Regelungstechnik und Systemtheorie mit Schwerpunkt auf Zustandsraumformu- lierungen
6 Verwendbarkeit des Moduls MSc etit MSc MEC MSc Wi-etit Offen für andere Fachbereiche und Studienrichtungen
8 Literatur
Die Vorlesungsfolien und Notizen werden über das elearning System zur Verfügung gestellt Weitere empfohlene Literatur Optimal Control
• R. Bellman. Dynamic Programming. Princeton University Press, Princeton, New Jersey, 1957. • L.D. Berkovitz. Optimal Control Theory. Springer-Verlag, New York, 1974. • D.P. Bertsekas. Dynamic Programming and Optimal Control. Athena Scientific Press. 2nd edition,
2000. • L.M. Hocking. Optimal Control. An Introduction to the Theory with Applications. Oxford Applied
Mathematics and Computing Science Series. Oxford University Press, Oxford, 1991. • J.L. Troutmann. Variational Calculus and Optimal Control. Undergraduate Texts in Mathematics.
Springer, 1991.
Optimization • S. Boyd, L. Vandenberghe. Convex Optimization. Cambridge University Press, 2004. • J. Nocedal, S. Wright. Numerical Optimization. Springer, 2006.
Model Predictive Control • J.B. Rawlings, D.Q. Mayne, M. Diehl. Model Predictive Control: Theory and Design, 2009.
Enthaltene Kurse
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr.-Ing. Rolf Findeisen Vorlesung 2
Kurs-Nr. Kursname 18-fi-2010-ue Optimal and Predictive Control
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr.-Ing. Rolf Findeisen Übung 1
3.1 ADP / Seminare
3.1.1 ADP / Seminare
Modul-Nr. Kreditpunkte Arbeitsaufwand Selbststudium Moduldauer Angebotsturnus 16-10-a061 6 CP 180 h 180 h 1 WiSe/SoSe
1 Lerninhalt Aktuelle Aufgbenstellungen aus dem Fokus der anbietenden Fachgebiete
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Die Studenten sind in der Lage, im Team komplexe Probleme zu erkennen und zu benennen sowie mög- liche Lösungen zu finden und zu bewerten. Sie beherrschen die Grundzüge der genauen Arbeits- und Zeitplanung bei komplexen Aufgaben und übernehmen Leitungsaufgaben eines Teams. Sie erwerben die Fertigkeiten, zwischen divergierenden Standpunkten zu vermitteln und erkennen die Notwendigkeit von Kompromissen sowohl in zwischenmenschlichen Beziehungen als auch beim Lösen ingenieurtypischer Pro- bleme.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Mögliche Voraussetzungen werden vom anbietenden Fachgebiet bei der Aufgabenstellung angegeben.
8 Literatur abhängig vom Projekt; wird vom Fachgebiet bekannt gegeben
Enthaltene Kurse
Modul-Nr. Kreditpunkte Arbeitsaufwand Selbststudium Moduldauer Angebotsturnus 16-04-a061 6 CP 180 h 180 h 1 WiSe/SoSe
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr.-Ing. Heinz-Peter Schiffer
Enthaltene Kurse
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr.-Ing. Peter Christian Stephan
Enthaltene Kurse
1 Lerninhalt In einer kleinen Projektgruppe unter der Anleitung eines wissenschaftlichen Mitarbeiters werden individu- elle, kleine Projekte aus dem Themenbereich der Automatisierungstechnik bearbeitet. Projektbegleitende Schulungen über 1. Teamarbeit und Projektmanagement, 2. Professionelle Vortragstechnik und 3. Wissen- schaftliches Schreiben sind in den Kurs integriert; die Teilnahme an den Schulungen ist Pflicht.
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Ein Student kann nach Besuch der Veranstaltung: 1. ein kleines Projekt planen, 2. ein Projekt innerhalb der Projektgruppe organisieren, 3. im Rahmen einer wissenschaftlichen Arbeit recherchieren, 4. eigene Ideen zur Lösung der anstehenden Probleme in dem Projekt entwickeln, 5. Die Ergebnisse in Form eines wissenschaftlichen Textes zusammenfassen und 6. die Ergebnisse in einem Vortrag präsentieren.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme
• Modulprüfung (Studienleistung, mündliche Prüfung, Gewichtung: 100 %)
6 Verwendbarkeit des Moduls MSc ETiT, MSc MEC, MSc iST, MSc WI-ETiT, MSc iCE, MSc EPE, MSc CE, MSc Informatik
8 Literatur Schulungsmaterial
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr.-Ing. Jürgen Adamy Projektseminar 4
3.1 ADP / Seminare 45
1 Lerninhalt Unterschiedliche Projekte aus dem Gebiet der Regelungstechnik werden in Projektgruppen (je nach Aufga- benstellung 2 bis 4 Studierende) bearbeitet und von Mitarbeitern des Instituts betreut.Die Projekte decken schwerpunktmäßig folgende Themenbereiche ab:
• Modellierung, Analyse und Entwurf von Mehrgrößenregelungen • Modellierung, Analyse und Entwurf örtlich verteilter Systeme • Entwurf robuster Regelungen • Systemanalyse, Überwachung und Fehlerdiagnose • Modellbildung und Identifikation
Exemplarische Anwendungsgebiete sind Werkzeugmaschinen, Produktions-anlagen, Betriebsfestigkeits- prüfstände, verfahrenstechnische Prozesse, Kraftfahrzeuge.
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Die Studierenden kennen nach Abschluss des Projektseminars die einzelnen Schritte bei der Bearbeitung eines regelungstechnischen Projekts. Dies umfasst insbesondere die Erstellung einer Systemspezifikation sowie die kritische Diskussion und systematische Auswahl geeigneter regelungstechnischer Lösungskonzepte und deren konkrete technische Umsetzung. Dabei lernen die Studierenden die praktische Anwendung der in der Vorlesung „Systemdynamik und Regelungstechnik I“ vermittelten regelungstechnischen Methoden auf reale Problemstellungen. Die Studierenden sollen mit diesem Projektseminar aber auch dazu angelei- tet werden, ihre Professional Skills weiter auszuprägen und zu schärfen. Zu den Professional Skills zählen dabei Aspekte wie Teamwork, Präsentationstechniken und die systematische Recherche von Informationen.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Vorlesung „Systemdynamik und Regelungstechnik I“
8 Literatur Unterlagen werden am Anfang verteilt (z.B. Anleitung zur Erstellung von schriftlichen Arbeiten etc.)
Enthaltene Kurse
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr.-Ing. Ulrich Konigorski Projektseminar 4
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr. techn. Dr.h.c. Andreas Binder
1 Lerninhalt Inhalt des Vortragsteils: Mono- und Hybridkonzepte - Antriebsmotoren - Hybridstrategien - Elektrische Maschinen (GSM, ASM, SRM, PSM) - Antriebskonzepte - Fahrdynamik – Energiespeicher Inhalt der Seminararbeit: - Simulation eines Straßenfahrzeuges mit elektrischem Antriebsstrang - Gege- benenfalls Vergleich der Rechnung mit Messergebnissen - Präsentation der Seminararbeit
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Kenntnisse der grundlegenden Auslegungsverfahren für E-Antriebe in Hybrid- und Elektroautomobilen
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Bachelor-Abschluss Elektrotechnik oder Mechatronik, Ëlektrische Maschinen und Antriebeünd „Leistungs- elektronikëmpfohlen
• Modulprüfung (Studienleistung, fakultativ, Gewichtung: 100 %)
6 Verwendbarkeit des Moduls MSc ETiT, MSc MEC, MSc EPE, MSc WI-ETiT
8 Literatur Vortragsskriptum Binder,A.: Elektrische Maschinen und Antriebe 1, TUD (Institut für elektr. Energiewand- lung) Mitschke, M.: Dynamik der Kraftfahrzeuge, Springer Verlag Berlin
Enthaltene Kurse
Dozent Lehrform SWS Prof. Harald Neudorfer Seminar 2
3.1.1.3 ADP / Seminare Inf
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch und Englisch Prof. Dr. rer. nat. Oskar von Stryk
1 Lerninhalt - selbständige Bearbeitung einer konkreten Aufgabenstellung aus der Entwicklung und Anwendung moderner Robotersysteme unter Anleitung und (nach Möglichkeit) in einem Team von Entwicklern - Erarbeitung eines Lösungsvorschlags und dessen Umsetzung - Anwendung und Evaluierung anhand von Roboterexperimenten oder -simulationen - Dokumentation von Aufgabenstellung, Vorgehensweise, Implementierung und Ergebnissen in einem Ab- schlussbericht und Durchführung einer Abschlusspräsentation
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Durch erfolgreiche Teilnahme erwerben Studierende vertiefte Kenntnisse in ausgewählten Bereichen und Teilsystemen moderner Robotersysteme sowie vertiefte Fähigkeiten zu deren Entwicklung, Implementie- rung und experimentellen Evaluation. Sie trainieren Präsentationsfähigkeiten und (nach Möglichkeit) Fä- higkeit zur Arbeit in einem Team.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme - grundlegende Fachkenntnisse und methodische Fähigkeiten in der Robotik, wie diese durch die Lehrver- anstaltung “Grundlagen der Robotik” vermittelt werden - spezifische Programmierkenntnisse je nach Aufgabenstellung
4 Prüfungsform Bausteinbegleitende Prüfung:
5 Benotung Bausteinbegleitende Prüfung:
6 Verwendbarkeit des Moduls B.Sc. Informatik M.Sc. Informatik B.Sc. Computational Engineering M.Sc. Computational Engineering M.Sc. Wirtschaftsinformatik B.Sc. Psychologie in IT Joint B.A. Informatik B.Sc. Sportwissenschaft und Informatik M.Sc. Sportwissenschaft und Informatik Kann im Rahmen fachübergreifender Angebote auch in anderen Studiengängen verwendet werden.
8 Literatur
Enthaltene Kurse
1 Lerninhalt Das Praktikum ist in die zwei Teile Simulink und Regelungstechnik II aufgeteilt. Im ersten Teil werden die Bedienkonzepte sowie die Modellbildung und Simulation mit Simulink vorgestellt und deren Einsatz- möglichkeiten an Beispielen aus verschiedenen Anwendungsgebieten geübt. Im zweiten Abschnitt wird dieses Wissen dann genutzt, um selbständig verschiedene regelungstechnische Aufgaben im Bereich der Simulation und des Reglerentwurfs rechnergestützt zu bearbeiten.
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Der Studierenden werden in der Lage sein, selbständig mit dem Tool Matlab/Simulink umzugehen und damit Aufgaben aus dem Bereich der Regelungstechnik und numerischen Simulation zu bearbeiten. Sie werden die Methoden der Control System Toolbox sowie die grundlegenden Konzepte der Simulationsum- gebung Simulink kennengelernt haben und das in den Vorlesungen „Systemdynamik und Regelungstechnik I und II“ sowie „Modellbildung und Simulation“ erworbene Wissen praktisch anwenden können.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Das Praktikum sollte parallel oder nach den Vorlesungen „Systemdynamik und Regelungstechnik II“ sowie „Modellbildung und Simulation“ besucht werden.
6 Verwendbarkeit des Moduls MSc ETiT, MSC MEC
8 Literatur Skript zum Praktikum im FG-Sekretariat erhältlich
Enthaltene Kurse
Dozent Lehrform SWS Prof. Dr.-Ing. Ulrich Konigorski, M.Sc. Marcel Bonnert Praktikum 4
1 Lerninhalt Durchführung, Auswertung und Dokumentation von experimentellen Versuchen an verschiedenen Arten von Fluidenergiemaschinen mithilfe unterschiedlicher Messverfahren und –einrichtungen
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Die Studierenden gewinnen Erfahrung mit der Durchführung von experimentellen Untersuchungen an verschiedenen Arten von Fluidenergiemaschinen. Sie können geeignete Messaufnehmer auswählen und kalibrieren und deren Messunsicherheit abschätzen. Sie können die aufgenommenen Messdaten auswerten und in geeigneter Form darstellen und die durchgeführten Versuche dokumentieren.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Grundlagen der Turbomaschinen und Fluidsysteme
Enthaltene Kurse
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr. rer. nat. Michael Schäfer
1 Lerninhalt Nutzung der CFD-Software STAR CD. Gittererzeugung für Strömungsprobleme. Berechnung praktischer laminarer und turbulenter Strömungsprobleme. Ergebnisauswertung und Fehlerabschätzung. Dokumenta- tion der Ergebnisse.
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Die Studierenden kennen den Umgang mit dem Strömungssimulationsprogramm STAR-CD für die Anwen- dung auf praktische technische Strömungsprobleme. Sie können numerische Gitter erzeugen. Sie kennen die Unterschiede in der Behandlung von laminaren und turbulenten Strömungen. Sie wissen, wie zusätz- lich Wärmetransportphänomene berücksichtigt werden können. Sie können die Berechnungsergebnisse auswerten, analysieren und deren Qualität einschätzen. Sie können die Ergebnisse in einem Bericht zusammenfassen.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Numerische Strömungssimulation
8 Literatur Aufgabenbeschreibung im WWW unter www.fnb.tu-darmstadt.de
Enthaltene Kurse
Dozent Lehrform SWS Tutorium 4
1 Lerninhalt einpflegen !!
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse
8 Literatur
Enthaltene Kurse
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Prof. Dr.-Ing. Heinz-Peter Schiffer
1 Lerninhalt Experimente an ausgewählten Komponenten; Anwendung moderner Meßtechnik; Datenerfassung und Aus- wertung
2 Qualifikationsziele / Lernergebnisse Bei diesem Tutorium hat der Student die wesentlichen Messmethoden bei thermischen Turbomaschinen kennen gelernt und kann die den Messmethoden zugrunde liegenden Verfahren erklären. Ihm sind die Pro- bleme und Fehler die beim Messen auftreten können bewusst. Während der Veranstaltung hat der Student Labormessmethoden angewendet, Fehlerbetrachtungen durchgeführt und elektronische Messdatenerfas- sunganlagen bedient, so dass er nun deren Funktionsweise kennt. Die Auswertung und Darstellung von Messergebnissen hat er praktiziert. Der Student ist nun in der Lage, eine Messkette in der Strömungsmess- technik zu verstehen und zielgerichtet zur Lösung einer Messaufgabe im Turbomaschinenlabor anzuwenden.
3 Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme Grundlagenkenntnisse in Thermodynamik und Strömungslehre (hier insbesondere kompressible Strö- mung) sind erforderlich, Flugantriebe, Thermische Turbomaschinen
8 Literatur
Enthaltene Kurse
Modul-Nr. Kreditpunkte Arbeitsaufwand Selbststudium Moduldauer Angebotsturnus 16-10-5240 4 CP 120 h 120 h 1 WiSe/SoSe
Sprache Modulverantwortliche Person Deutsch Dr.-Ing. Jörg Kiesbauer
1 Lerninhalt fehlt noch !
8 Literatur
Enthaltene Kurse
3.1 ADP / Semina

m.sc. mechatronik (po 2014)

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