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Nichtlineare Regelungen (141 011)

Nonlinear Dynamical Systems - Analysis and Controller Synthesis

Dr.-Ing. Jan Richter (Siemens AG)


Vorlesung mit Übungen
2 SWS im Sommersemester
(VL: 4 Tage Blockveranstaltung zu je 8 SWS; Ü: regelmäßig, insgesamt 7 SWS)

Vorlesungstermin: Fr. 08:15 - 11:45 Uhr und 13:15 - 15:45 Uhr, Raum ID 03/411
Übungstermin: Fr. 10:15 - 11:45 Uhr, Raum ID 03/411

Die Vorlesung findet als Block-Vorlesung an den Tagen 05.04., 26.04., 10.05. und 24.05.2019 statt.
Die übrigen Freitagstermine sind für die Übungen vorgesehen.

Beginn: 05.04.2019

Moodle:




Inhalt

Diese Lehrveranstaltung ergänzt die Vorlesungen über dynamische Systeme und Reglerentwurf für lineare dynamische Systeme durch die Einführung der Theorie nichtlinearer dynamischer Systeme. Die lineare Betrachtungsweise, die in Arbeitspunktnähe gültig ist, schließt die Untersuchung des transienten Verhaltens, das sich auf den gesamten Betriebsbereich auswirkt, aus. Große Transienten entstehen zum Beispiel durch Abstell- und Anfahrvorgänge, aufgrund von Änderungen des Arbeitspunktes und aufgrund von Fehlern und Ausfällen. Die genannten Phänomene dominieren nahezu alle Anwendungen. Deshalb haben die Studenten Kompetenzen in den im Kurs vermittelten Themen erworben.

Topics

  1. Einführung in nichtlineare Systeme
  2. Grafische Analyse von dynamischen Systemen 1. und 2. Ordnung
  3. Stabilität von autonomen nichtlinearen Systeme: Ljapunow-Theorie
  4. Stabilität der nichtlinearen Systeme mit Eingängen
  5. Passivitätsbasierte Regelung von Lure-Systemen
  6. Feedback-Linearisierung
  7. Differenzielle Flachheit
  8. Stückweise affine Systeme
  9. Beobachter für nichtlineare Systeme
  10. Stochastische Filter für nichtlineare Systeme

Übungsbetreuung

Vorlesungsplan SS 2019

Datum Vorlesung Übung Software-Projekt [Punkte]
05.04.2019   1. Einführung
  2. Modelle
  3. Phänomene
  4. Grafische Analyse
  5. Stabilität nach Lyapunov
   
12.04.2019   3.1 [1P], 3.2 [1P],
3.3 [1P], 4.1 [1P]
Vektorfeldanalyse:
4.2 [1P]
26.04.2019
  6. Passivität
  8. Passivitätsbasierte Regelung für Lure Systeme
   
03.05.2019
5.1 (1, 2) [1P],
5.3 [1P], 5.4 [2P]
Lyapunov-Funktionen SOS:
5.5 [1P]
10.05.2019
  9. Feedback-Linearisierung
10. Flachheitsbasierte Regelung
   
17.05.2019   6.1 [1P], 8.1 [1P],
8.2 [1P]
 
24.05.2019   9.1 [2P],
9.2 (1-4) [2P]
Lure-Systeme:
8.3, 8.4 [2P]
07.06.2019     Feedback-Linearisierung:
9.2 (5-7) [3P]
28.06.2019 11. Lyapunov-based Control
Raumabweichung: CIP-Pool (ID 2/104)
   
05.07.2019   10.1 [1P]
11.1 [1P]
Flachheitsbasierte Regelung:
10.2 [3P]
  Prüfung

Literatur

  • Vorlesungsskript

Zusätzliche empfehlenswerte Literatur:

  • S. Strogatz: Nonlinear Dynamical Systems and Chaos, Westview Press, 2nd edition, 2014
  • J. Adamy: "Nichtlineare Regelungen", Springer 2009
  • H. Khalil: "Nonlinear Systems", 3rd edition, Prentice Hall 2002
  • S. Sastry: "Nonlinear Systems - Analysis, Stability, and Control", Springer Series "Interdisciplinary Mathematics", 1999

Prüfung

  • Mündliche Prüfungen jeweils am Ende des Wintersemesters und des Sommersemesters

Prüfungsanmeldung SS 2019:

Zur Teilnahme an Prüfungen ist eine vorherige Anmeldung notwendig. Je nach Prüfungsordnung werden Prüfungen z.T. auch automatisch angemeldet.

  • Automatische Prüfungsanmeldung:
    Automatisch angemeldete Prüfungen können ab Mai 2019 über das Onlineportal FlexNow (https://www.flexnow.rub.de/) eingesehen werden. Wenn Ihr Unstimmigkeiten feststellt oder Fragen habt, wendet Euch bitte unverzüglich an das Prüfungsamt.
  • Selbständige Anmeldung über FlexNow
    Prüfungen werden in der Regel immer über FlexNow (https://www.flexnow.rub.de/) angemeldet. Der Anmeldezeitraum für Prüfungen über Euren Account ist vom 27.05.2019 - 21.06.2019.
  • Anmeldung im Prüfungsamt
    Nur Prüfungen, deren Anmeldung nicht über FlexNow möglich ist, können vom 27.05.2019 - 21.06.2019 im Prüfungsamt (innerhalb der Sprechzeiten) angemeldet werden.
  • Studierende anderer Fakultäten und Universitäten, die die Prüfung zu Ihrer Lehrveranstaltung nicht über ihr eigenes Prüfungsverwaltungssystem oder Prüfungsamt anmelden können, müssen sich vom 27.05.2019 - 21.06.2019 im Prüfungsamt ETIT zur Prüfung anmelden.
  • Abmeldung von Prüfungen
    1. Schriftliche Prüfungen
    1.1 Bachelor
    Studierende im 1. Fachsemester können keine Prüfungen abmelden. Studierende ab dem 3. Fachsemester können sämtliche Prüfungen ab Ende November über FlexNow abmelden. Die Abmeldefrist endet 14 Tage vor dem jeweiligen Prüfungstermin.
    1.2 Master
    Sämtliche Prüfungen können ab Ende November über FlexNow abgemeldet werden. Die Abmeldefrist endet 14 Tage vor dem jeweiligen Prüfungstermin.
    2. Mündliche Prüfungen
    Mündliche Prüfungen können nach Ende der Anmeldephase nicht mehr über FlexNow abgemeldet werden. Die Abmeldung erfolgt in diesem Fall fristgerecht per Abmeldeformular im Prüfungsamt. Die Abmeldefrist endet 14 Tage vor dem persönlich zugeteilten Prüfungstermin.