Modulkataloge

 

Veranstaltungslisten des aktuellen Semesters

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Systemtechnik und Automatisierung: Modulgruppe A (12-16 Leistungspunkte erforderlich)

Mechatronische Systeme 1 (Modul 5102)

- Einführung – was ist Mechatronik? Überblick, Motivation, Struktur
- Grundlagen der Modellbildung
- Systembegriff und Definition
- Konstitutive Gleichungen: Erhaltungsgrößen in globalen Bilanzräumen, Zustandsgleichungen, phänomenologische Gleichungen
- Modellbildung mechanischer Systeme: Grundlagen der Mechanik (Kinematik, Kinetik/Dynamik), Newton’sche Gleichungen, dynamische Modellierung von Maschinenelementen, Feder-Masse-Dämpfer-Systeme, Lagrange-Gleichungen 2. Art
- Modellbildung elektrischer Systeme: Grundlagen der Elektrotechnik (Kirchhoff’sche Gleichungen Komplex), dynamische Modellierung von elektronischen Schaltungen, dynamische Modellierung von Linearaktoren und Antrieben, Lagrange-Gleichungen 2. Art für elektrische und elektromechanische Systeme
- Modellierung von thermischen Systemen: Bilanzierung der Energie, Modellierung eines Ausgleichsprozesses, formale Klassifikation von partiellen Differentialgleichungen
- Simulation mechatronischer Systeme: Simulation im Zustandsraum (Analogrechner), Verfahren zur digitalen Simulation (numerische Integrationsverfahren), Matrix-Exponentialverfahren, zeitdiskrete Modellierung linearer Systeme
- Robotische Systeme: Einführung, Beschreibung einer seriellen kinematischen Kette, dynamische Modellierung mit Hilfe der Lagrange-Gleichungen 2. Art

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Mechatronische Systeme 2 (Modul 5103)

Inhalt:

- Verallgemeinerte Vierpol-Theorie: Grundlage der Vierpoltheorie, Analogiebetrachtungen: mechanische/elektrische /chemische/thermische Systeme, Generalisierte Ströme und Potentiale
- Identifikation dynamischer Systeme I: grafische Verfahren, Ermittlung aus Bode-Diagramm und Sprungantwort, Methode der kleinsten Quadrate, Anregungsfunktionen
- Digitale Regelsysteme
- Adaptive Regelsysteme: Gain Scheduling, Self tuning Regulators, Model-based Adaptive Control
- Methoden der Fehlerdiagnose: Merkmalsextraktion, Signal-basierte Verfahren, Modell-basierte Verfahren (Parameterschätz-Verfahren und weighted Least Squares, Zustandsschätzverfahren, Parity-Space-Methode), Merkmalsklassifikation, Grundlagen der Klassifikation, Bayes-Klassifikator
- Rapid Control Prototyping: Der V-Zyklus als Entwicklungsszenario, Hardware- und Software-in-the-loop, V-Zyklus für mechatronische Systeme

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Optimierung in den Ingenieurswissenschaften (Modul 5104)

Inhalt:

- Mathematische Grundlagen: Konvexe Mengen und konvexe Funktionen
- Konvexe Optimierungsprobleme
- Lagrange Dualität und KKT Bedingungen
- Unrestringierte Optimierungsprobleme
- Restringierte Optimierungsprobleme
- Lineare Programmierung
- Ganzzahlige lineare Programmierung

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Robotik und Mensch-Maschine-Interaktion 1 (Modul 5105)

Inhalt:

- Grundlagen der Robotik: Komponenten von Robotersystemen - Kinematische Grundstrukturen und Arbeitsräume - Roboterarchitekturen
- Die Lage im Raum: Position und Orientierung - Orientierungsbeschreibungen - Homogene Transformation
- Denavit-Hartenberg Modellierung
- Vorwärtstransformation
- Rückwärtstransformation
- Jakobi-Matrix
- Systemkomponente Mensch: Informationsaufnahme - Informationsverarbeitung - Informationsausgabe
- Ergonomische Bewertung von MMS: Durchführung empirischer Untersuchungen - Simulative Bewertung
- Virtuelle Umgebungen
- Mensch-Maschine Systemtechnik: Zuverlässigkeit und Verlässlichkeit von MMS - Realisierung von Dialogsystemen - Dynamische Systeme - Assistenzsysteme

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Robotik und Mensch-Maschine-Interaktion 2 (Modul 5106)

Inhalt:

- Externe und interne Sensoren für Industrieroboter
- Antriebe und Getriebe für Industrieroboter
- Robotergreifer
Modellbildung für Industrieroboter: Bewegungsgleichungen nach Newton-Euler - Bewegungsgleichungen nach Lagrange
- Regelung von Industrierobotern: Entwurf von Einzelachsreglern - Nichtlineare Regelung und Entkopplung
- Lernen aus Daten: Statistische Verfahren - Konnektionistische Verfahren
- Wissensrepräsentation und Wissensverarbeitung: Aussagenlogik - Prädikatenlogik erster Stufe - Expertensysteme - Verarbeitung unsicheren Wissens
- Fuzzy-Systeme

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Digitale Bildverarbeitung 1 (Modul 5107)

Inhalt:

- Einführung, Bedeutung visueller Information
- Bildgebung I: "good imaging beats good image processing" -  Sensoren (menschl. Auge, CCD/CMOS Sensoren), Abbildungsgeometrie, dünne Linse, optische Systeme, Tele- und Weitwinkelobjektive, Blendenzahl, Schärfentiefe.
- Röntgenbildgebung: Erzeugung von Röntgenstrahlung, Absorption und Streuung, Röntgenbild-Detektion
- Zweidimensionale lineare Systemtheorie: 2D-Faltung, Punktantwort, 2D-LSI-Systeme, Eigenfunktionen, 2D-Fouriertransformation, optische und Modulationsübertragungsfunktion
- 2D-Fouriertransformation und Computer-Tomographie: Fourier-Transformation in Polar-koordinaten, Rotationssatz, Rotationssymmetrie, Hankeltransformation, Fourier-Scheibentheorem, Computertomographie, gefilterte Rückprojektion
- Digitalisierung von Bilddaten: 2D-Abtastung, Auflösungsgrenze, Aliasing, Rekonstruktion, 2D-Fouriertransformation ortsdiskreter Signale, 2D-diskrete und schnelle Fouriertransformation, Nutzung in der Bilddaten-Kompression
- Bildverbesserung (image enhancement): Punktoperationen und Histogramme, Nachbarschaftsoperationen, Faltung, Binomialfilter, unscharfe Maske, Verarbeitungskette in der digitalen Radiographie, nicht-lineare Filter (homomorphe Filter, Medianfilter, adaptive Filter)
Merkmalsextraktion I: Kantenerkennung (Gradienten- und Laplacefilter), Kantendetektion (Kantendeskriptoren, Genauigkeit und Verlässlichkeit, der Canny Kantendetektor)
Merkmalsextraktion II: Orientierte und gerichtete Strukturen (Beschreibung orientierter Bildinhalte, Detektion und Estimation von einfachen Orientierungen, Detektion und Estimation von mehrfachorientierten Bildinhalten)

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Digitale Bildverarbeitung 2 (Modul 5108)

Inhalt:

- Multiauflösungs- und Multiratenverfahren der Bildverarbeitung: Gauss- und Laplace-Pyramide, Multiauflösende Filterung digitaler Radiographien, Multiauflösende Analyse von Herzkranzgefaessen in Cine-Angiographien, Multiraten-Rauschreduktion für die Roentgen-Fluoroskopie, Filterbänke & Wavelets, Verschiebungs-Varianz in kritisch abgetasteten Multiratensystemen
- Range Imaging: Aktive Triangulation
- Geometrie der Bildgebung: Perspektivische Projektion, Intrinsische und extrinsische Kameraparameter, Projektionsmatrix, Linsenverzerrungen, Kamerakalibration
- Geometrie des binokularen Sehens: Stereopsis des Menschen, Horopter, Gebiet von Panum, Geometrie von Stereo-Kameras, Epipolargeometrie, Essentielle Matrix, Fundamentalmatrix
- Verarbeitung stereoskopischer Bilddaten: Kalibration von Stereokameras, Rekonstruktion von Szenen, passive Triangulation, Schätzung der Stereo-Disparität
- Bewegung: Visuelle Bedeutung von Bewegung, Bewegung im 3D-Raum (Translation, Rotation, Projektion von Bewegung auf die Bildebene, Egomotion, Focus of Expansion, Focus of Contraction)
- Bewegungsschätzung in Bildsequenzen: Optischer Fluss, Bewegung als 3D-Orientierung, Korrelationsbasierte Verfahren (block matching, Schnelle Schätzverfahren)
- Erkennung parametrischer Kurven: Houghtransformation für Geraden und Kreise

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Künstliche Neuronale Netze (Modul 5109)

Inhalt:

- Biologische Grundlagen von Neuronen und Synapsen sowie Darstellung und mathematische Modellierung ihrer Lern- und Adaptionsfähigkeit
- Darstellung klassischer Netzwerkmodelle wie z.B. Rosenblatts Percepton, Multilayer Perceptons, Radial Basis Functions, Support Vector Machines, Self-Organizing Maps und Associative Memories zusammen mit Lernverfahren wie z.B. Hebb’sches Lernen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Abstraktionsgrade für die Modellierung von Neuronen und Synapsen
- Präsentation neuerer Arbeiten im Bereich der pulscodierten neuronalen Netze in Erweiterung zu den klassischen Netzwerkmodellen
- Konzepte der Signaldarstellung durch Pulsraten, Pulskorrelation und Pulssynchronisation ausgehend von der spezifischen Dynamik von Pulsneuronen
- Darstellung der Bedeutung schnellveränderlicher dynamischer Synapsen für die robuste neuronale Informationsverarbeitung unter Betrachtung einer einfachen Anwendung zur Merkmalsextraktion und Objekterkennung innerhalb visueller Szenen
- Ausblick auf hardwarenahe Implementierung künstlicher neuronaler Netze für die realzeitfähige Systemrealisierung

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Advanced Topics in Signal Processing and Communication (Modul 5110)

Inhalt:

- Characterization of random signals, formulation of detection and estimation problems under noise and variations, higher-order statistics
- Statistical similarity and modeling
- Methods of signal and parameter estimation: Least squares and SVD methods, Wiener filter and linear prediction, Bayes estimation, maximum-likelihood estimation, robust estimaton
- Orthogonality and correlation analysis, orthogonal transforms
- Amplitude/phase relationships, Hilbert transform
- Signal and parameter spaces, partitioning methods.
- Frequency and scale spaces, combined time/frequency analysis, multi-rate and multi-resolution sampling, filterbanks and wavelet transform
- Extension of sampling and systems theory for multiple dimensions
- Non-uniform sampling
- Application examples in communication systems, signal analysis and systems optimization

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Estimation and Detection Theory (Modul 5111)

Inhalt:

- Review of probability theory
- Detection theory: Binary decisions (Single observation, Multiple observations, waveform observatio)
- Detection theory: Multiple decisions
- Viterbi algorithm
- Symbol-by-symbol MAP algorithm
- Estimation fundamentals
- Estimation with Gaussian noise
- Properties of estimators
- Estimation of random processe: Kalman filter, Wiener filter

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Kommunikationsnetze: Analyse und Leistungsbewertung (Modul 5112)

Inhalt:

- Stochastische Grundlagen: erzeugende Funktionen, Markov-Ketten und Markov-Prozesse
- Markovsche Bediensysteme: M/M/s/k, Warteschlangendisziplinen
- Offene und geschlossene Warteschlangennetze
- Allgemeine Zwischenankunftszeit- und Bedienzeitverteilung
- Prioritäten - Stapelverarbeitungsprozesse

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Modern Control Systems (Modul 5113)

Inhalt:

- Overview on fundamentals of Control Design
- State control
- Pole assignment
- Linear quadratic Control
- Observer Theory
- Linear quadratic Gaussian Control
- Sliding Mode Control
- Synergetic Control
- Lyapunov Function and Lyapunov Control
- Nonlinear Control

The exercise will give realistic examples for each approach.

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Systemtechnik und Automatisierung: Modulgruppe B (8-16 Leistungspunkte erforderlich)

Siliziumbasierte Sensor- und Aktorsysteme 1 (Modul 5201)

Die Vorlesung " Siliziumbasierte Sensor- und Aktorsysteme" befasst sich mit der Konzeption und den Herstellungsmethoden von Mikrosystemen, die mit den Verfahren der Siliziumtechnologie produziert werden.

Unter einem Mikrosystem versteht man die Kombination von Sensorik, Signalverarbeitung und Aktorik mit Strukturabmessungen im Mikrometerbereich zu einer Funktionseinheit. Es liegt nahe, sich diesem Ziel mit den Methoden der Siliziumtechnologie zu nähern, um möglichst großen Nutzen aus den Erfahrungen in der Mikroelektronik zu ziehen und zu dieser kompatibel zu sein.

Der erste Teil der Vorlesung "Siliziumbasierte Sensor- und Aktorsysteme" befasst sich mit Wirkprinzipien von Mikrosensoren auf Siliziumbasis und deren Umsetzung in marktfähige Produkte. Es werden aktuelle Beispiele und Anwendungen vorgestellt.

Die Vorlesung umfasst neben einer Einführung in die Physik der Halbleiterbauelemente das Gebiet der physikalischen Sensoren. Im Einzelnen gliedert sich die Vorlesung in die Bereiche: Sensoren für thermische Signale, Strömungssensoren, Sensoren für Strahlung, Magnetfeldsensoren, Drucksensoren, Beschleunigungssensoren und Drehratensensoren.

Inhalte der Vorlesung:

- Vorstellung der Mikrosystemtechnik, Versuch der Definition, Vorstellung der verschiedenen Techniken
- Einführung in die Physik der Halbleiterbauelemente Atommodell, Festkörper, Isolator, Metall, Halbleiter, Bändermodell, Eigenleitung, Dotierung, Fremdleitung, p-n-Übergang, Diode, Bipolartransistor, MOS-Transistor
- Sensoren für thermische Signale pn-Übergang, Band gap, Pt-100, Ni-100
- Strömungssensoren Thermische Eigenschaften von Luft und Flüssigkeiten, Anemometrie, Luftmassensensor, Richtungserkennung, gepulster Betrieb
- Sensoren für Strahlung Visible Light, CMOS-Camera, CCD, Farbfilter, IR, UV - Magnetfeldsensoren Halleffekt, Polaranordnungen, Spinning current Hallplate, Magnetoresistivität, Fluxgatesensor, Köpfe für Festplattenlaufwerke
- Drucksensoren Piezoresistiv, Oberflächenmikromechanik, Resonante Strukturen, Stickingproblematik
- Beschleunigungssensoren Piezoresistiv, Oberflächenmikromechanik, Thick EPI
- Gyroskope Theorie, Ausführungsbeispiele

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Ad-Hoc Networks: Architectures and Protocols (Modul 5203)

Inhalt:

- Ad hoc networks and their functionalities
- Path discovery in ad hoc networks
- MAC layers for wireless networks
- Energy efficient protocols

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Sensor Networks: Principles and Applications (Modul 5204)

Inhalt:

- Peculiarities in design of energy-constrained networks
- Operating systems for sensor networks
- MAC protocols for sensors
- Routing in sensor networks
- Principles of “directed diffusion”
- Protocols for the transport layer
- Processing of sensor data
- Topology-based energy control
- Applications and hardware platforms
- Localization via sensors

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Elektroakustik (Modul 5205)

Inhalt:

Grundbegriffe der Elektroakustik: elektroakustische Analogien, Ersatzschaltbilder, elektroakustische Schallwandler (M-Wandler, N-Wandler),
Anwendungen: Lautsprecher, Mikrofone, Messtechnik für elektroakustische Systeme und Beschallungsanlagen
Akustische Messtechnik: Kunstköpfe, Künstliche Ohren, Schallpegelmesser, Filter, Frequenzanalyse, Echtzeit-Analysatoren, Intensitätsmesstechnik, Impuls- und Korrelationsmesstechnik
Anwendungen: (Raumakustik, Bauakustik, Lärm-Immissionsschutz, Audiometrie, gesetzliche Regelwerke und Normen), Messfehler-Statistik

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Measurement Techniques and Distributed Intelligence for Power Systems (Modul 5207)

Inhalt:

- Power system measurements
- Measurement chain for power sSystems 
- Uncertainty in measurement and uncertainty propagation
- Measurement standards
- Synchronized phasor measurement in power sSystems
- The concept of phasor measurement units
- State estimation in power systems
- Distributed observers for power systems
- SCADA and remote terminal units
- Agent-based control
- Agents in power systems

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DSP Design Methodologies and Tools (Modul 5208)

Inhalt:

- Introduction: Definition of embedded systems; design challenges; design methodologies
- System design: System design methodologies; requirements and specification
- Instruction sets: Basic classification of computer architecture; assembly language; examples of software assembly instruction-set
- Microprocessors: Various I/O mechanism; supervisor mode, exceptions, traps; co-processor
- Designing with microprocessors: Architectures and components (software, hardware); debugging; manufacturing testing
- Program design & analysis: Design patterns; representation of programs; assembling, linking
-  VLSI implementation: Importance of VLSI; Moore's Law; VLSI design process
- RTL components: Shifters; adders; multipliers
- Architecture and chip design: Basics of register-transfer design; data path, controller; ASM chart; VHDL, Verilog overview
- CAD systems and algorithms: CAD systems; placement and routing; layout analysis

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Analog- und Mixed-Signal-Elektronik 1 (Modul 5210)

In AMS 1 sollen alle Aspekte von Spannungsversorgunskonzepten für integrierte Systeme und Geräte niedriger Leistungen vermittelt werden. Hierfür werden zunächst die Grundlagen:

- Aktive und passive integrierte Bauelemente
- Technologievarianten dieser Elemente z.B. LDMOS
- Grundlegende Schaltungen (z.B. Levelshifter)
- Arbeitspunkteinstellung
- Operationsverstärker, Steilheitsverstärker (OTA)

behandelt.

Auf dieser Basis werden die vertiefenden Themen:

- Integrierte Spannungswandler
- Digitale Regelung von Spannungswandlern
- Effiziente Lösungen für LED Spannungsversorgung
- Power Management komplexer Systeme und Geräte
- Energy Harvesting

vorgestellt und jeweils anhand von praxisnahen Implementierungen im Detail erläutert.

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Power Electronics - Control, Synthesis and Applications (Modul 5211)

Power Electronics generally have the goal to perform electrical energy conversion at high efficiency. The course focuses on the following aspects of converter design:

- Minimum converter losses
- Silicon and magnetics losses
- Thermal design
- Soft switching of silicon devices to improve device ratings
- Using snubbers
- Soft-switching converter topologies
- Galvanically isolated dc-dc converters
- Transformers in power electronics, using uni- and bidirectional core excitation
- AC-AC converters
- Control of voltage source converters
- High-power electronics
- Examples

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Multimedia Communication Systems 1 (Modul 5213)

Inhalt:

- Introduction: Concepts and terminology, signal sources and acquisition, sampling and digital representation of multimedia signals
- Perceptual properties of vision and hearing
- Analysis and Modeling: Fourier Spectra, correlation analysis, autoregressive models, Markov models;
- Quantization and coding: Statistical foundations of information theory; scalar quantization, coding theory, rate-distortion optimization of quantizers, entropy coding, vector quantization, sliding block coding
- Still image coding: Compression of binary images, vector quantization of Images, predictive coding, transform coding, coding based on similarity properties, component based coding
- Video coding: Methods without motion compensation, hybrid video coding, MC prediction coding using the Wavelet Transform, spatio-temporal frequency coding with MC, encoding of motion parameters, model based video coding
- Audio coding: Coding of speech signals, waveform coding of audio signals, parametric coding of audio and sound signals
- Applications and standards: Convergence of digital multimedia services, adaptation to channel characteristics, digital broadcast, media streaming, interoperability and compatibility, definitions at systems level
- Still image coding standards: JBIG, JPEG, video coding standards: H.26x, MPEG-x, audio coding standards: Speech, Music and Sound;
- Quality measurement: Objective signal quality measurements, subjective assessment

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Multimedia Communication Systems 2 (Modul 5214)

Inhalt:

- Pre- and postprocessing: Nonlinear filters, signal enhancement, amplitude-value transformations, interpolation
- Features of multimedia signals: Color, texture, edge analysis, feature point detection, contour and shape analysis, correspondence analysis, motion analysis, disparity and depth analysis, mosaics, face detection and description, audio signal features
- Feature transforms and classification: Feature transforms, feature value normalization and weighting, feature-based comparison, feature-based classification
- Signal decomposition: Segmentation of image signals, segmentation of video signals, segmentation and decomposition of audio signals
- Signal composition, rendering and presentation: Composition and mixing of visual signals, warping and morphing, viewpoint adaptation, frame rate conversion, rendering of image and video signals, composition and rendering of audio signals
- Applications and standards: Content-based media access: Content protection, interaction with content multimedia content description standard MPEG-7
- Quality measurements: Classification quality; quality of signal analysis and decomposition

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Communication Protocols (Modul 5215)

The course starts with a comprehensive review of relevant topics in communication networks to build the foundation for further studies on specific protocol designs and their practical implications.

In particular, the course initially reviews:

- ISO/OSI layer model
- Data link layer protocol principles (sensing, error correction)
- Forwarding and Routing
- TCP/IP basics: Addressing, congestion control

After review, in-depth analysis of the following topics will be conducted:

- Communication protocols used in industrial practice: HTTP web service protocol - DNS for name resolution - SIP/RTP for voice services
- TCP - the connection oriented protocol: congestion control algorithms - deployment in heterogeneous networks
- P2P overlay networks and principles: hash trees and hash chains - central vs. distributed infrastructures - coexistence with existing infrastructure - legal implications
- Design of high-performance algorithms: hardware-customized algorithms - trade off considerations

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HF-System- und Übertragungstechnik 1 (Modul 5216)

Inhalt:

Behandlung in zwei Teilen: Teil I - Wellenausbreitung, Teil II - Systeme der Funktechnik.

In HF-System- und Übertragungstechnik 1 sollen die grundlegenden Phänomene und Systeme der Funktechnik beschrieben werden. Dabei werden die Grundkenntnisse zum Entwurf anwendungsspezifischer Funksysteme vermittelt.

- Eigenschaften der Atmosphäre
- Wellenausbreitung in der Atmosphäre und Ionosphäre
- Reflexion, troposphärische Brechung, Streuung und Beugung
- Informationsübertragung mit Richtfunk
- Grundlagen der Satellitenfunktechnik
- Grundlagen der Radartechnik
- Positionsbestimmung mit Hilfe von Radiosignalen

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

HF-System- und Übertragungstechnik 2 (Modul 5217)

Inhalt:

Darstellung der System- und Übertragungstechnik aus physikalischer Sicht. Berücksichtigung der Grenzen der Implementierung und der Realisierung.

Modulationsverfahren aus physikalischer Sicht
Architekturen für Sender und Empfänger
Spezielle RF Anforderungen in FDD Systemen
Einführung und Vergleich verschiedener Mobilfunk- und Kurzstreckenfunkstandards: LTE, UMTS, GSM; WLAN, WiMax;Bluetooth, ZigBee , DECT
HF-Anforderungen für multi-band multi-standard Radios
HF-Frontends für Sofware-Defined-Radio und Cognitive-Radio

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Hochfrequenztechnik 1 (Modul 5218)

Inhalt:

- Lineare, konzentrierte, passive Bauelemente: Einfache Schaltungen, Ersatzschaltbilder, Güte von Spule und Kondensator, verlustlose und verlustbehaftete Parallel- und Serienresonanzkreise, Definition von Kreisgüte und Bandbreite, Zusammenhang zwischen Kreisgüte und Spulen- bzw. Kondensatorgüte, Anpassungsschaltungen, Transformatoren, Anwendungen
- Allgemeine Bauelemente mit TEM Wellenleitungen: Leitungsresonatoren, Güte, Leitungstransformatoren, Stichleitungen, Anwendungen
- Leitungsbauelemente in planarer Technik: Hybridkoppler, Rat-Race-Koppler, Wilkinson-Leistungsteiler, Filter, Phasenschieber, Übergänge zwischen verschiedenen Leitungsarten, Frequenzabhängigkeit der Komponenten, Anwendungen
- Mehrleitersysteme und -komponenten: Gekoppelte Leitungen, Leitungsdifferentialgleichungen, symmetrisches Zweileitersystem, allgemeines Zweileitersystem mit homogenem Dielektrikum, Leitwertmatrix bei einem verlustfreien Mehrleitersystem bzw. bei homogenem Dielektrikum, allgemeiner bzw. symmetrischer Abschluss eines symmetrischen Dreileitersystems, Symmetrierglieder mit konzentrierten Elementen und Leitungsbauelementen, Richtkoppler mit TEM-Wellenleitungen, Beispiele in planarer Technik (Lange Koppler), Filter mit gekoppelten Leitungen, Anwendungen Bauelemente der Hohlleitertechnik: Übergänge, Kurzschlüsse, Verzweigungsschaltungen, Blenden und Stifte, dielektrische Einsätze, Hohlleiterrichtkoppler, Anwendungen
- Hohlraumresonatoren: Leitungsresonatoren, Nulltypschwingung, Modenchart, quantitative Bedeutung von kleinen Volumen- bzw. Materialänderungen, Verluste, Güte, Anwendungen
- Nichtreziproke Bauelemente: Eigenschaften verlustloser, angepasster Dreitore, Herleitung der tensoriellen Permeabilität, Wellenausbreitung in Ferriten, Faradaydrehung, Doppelbrechung, Einwegleitungen, Viertorzirkulator, Resonanzrichtungsleitungen, Dreitorzirkulator, Anwendungen
- Dielektrische Resonatoren: Prinzip, Bauformen, Anwendungen
- Akustische Oberflächenwellenfilter: Wellenausbreitung, Übertragungsfunktion, parasitäre Effekte Anwendung
- Impulstechnik: Pulse auf Leitungen, Abschlüsse, Pulsformen, Übergang zum eingeschwungenen Zustand, Messgeräte, Anwendung
- Glasfasersysteme: Laserquellen, Glasfasereigenschaften, Detektoren, Systemkomponenten, WDM-Übertragung, Modulatoren, Filter, Multiplexer, nichtlineare Eigenschaften der Glasfaser, Dispersion, Solitonen, Faserverstärker
- Hochfrequenzmesstechnik: Netzwerkanalysator, Spektrumanalysator, Rauschmessung, Leistungsmessung, Stecker, Kabel, Frequenzbereiche

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Hochfrequenztechnik 2 (Modul 5219)

Inhalt:

- Reziprozitätstheorem von Antennen: Bedeutung für Charakteristik im Sende oder Empfangsfall
- Antennentheorie: Überblick über Berechnungsverfahren. Berechnung von Aperturantennen, Herleitung der Ersatzgrößen, Huygens'sche Quelle, Näherungen, grundlegende Eigenschaften des Flächenstrahlers, Rechteckapertur, Strahlungsregionen einer Antenne, Belegungsfunktionen, Austauschbarkeit von Kontur- und Belegungsfunktion
- Aperturantennen: Grundlagen, Aperturformen, Bauformen von Aperturantennen (Horn, Parabol)
- Gruppenantennen: Grundlagen, Elementfaktor, Gruppenfaktor, Lineare Gruppe mit konstanten Phasengradienten, Querstrahler, Längsstrahler, Multiplikatives Gesetz, Dipolgruppen mit Parallel- und Serienspeisung
- Lineare Antennen: Berechnung mit Integralgleichungsmethode, Lösung der Integralgleichung mit Momentenmethode, Eingangsimpedanz linearer Antennen, Verkopplung von Antennen, Yagi, Faltdipol
- Planare Antennen: Mikrostrip, Grundstruktur, Polarisation, Bandbreite, Speisungen, Arrays, Speisenetzwerke, Hohlleiterschlitz, Leckwellen, Resonanz, planare Dipolarrays, Hohlleiterschlitzantennen
- Breitbandige Antennen: Spiralantennen, logarithmisch-periodische Antennen
- Antennenmesstechnik: Überblick, Anpassung, Diagramme, Gewinn, Kreuzpolarisation, Bandbreiten, Fernfeld, Nahfeld, Antennenmesskammern (Bau und Ausstattung)
- Rauschtemperatur von Antennen: Definition, Zusammenhang mit Rauschzahl, Bedeutung in Kommunikationssystemen, Nutzung in der Radiometrie, Sonderfälle, Dämpfungseinfluß des Mediums, effektive Rauschtemperatur von Zweitoren, Rauschen in Kettenschaltungen, Einfluß der Sonne auf Rauschtemperatur von Satellitenempfängern
- Wellenausbreitung: Beugung, Brechung, Mehrwegeausbreitung, Streuung, Funkversorgung in Gebäuden, Dämpfung, Modell von Okomura-Hata

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Advanced Coding and Modulation (Modul 5220)

Inhalt:

- Elemente digitaler Kommunikationssysteme
- Übertragungskanäle und mathematische Modelle
- Übersicht über lineare Blockcodes, inklusive BCH- und Reed-Solomon-Codes
- Übersicht über Faltungscodes
- Prinzip der Soft-Decision-Decodierung, Viterbi-Decodierung, MAP-Decodierung
- Low-Density-Parity-Check-Codes (LDPC Codes)
- Turbo-Decodierung
- Einzel- und Mehrträger-Modulation, inklusive OFDM
- Anwendungsbeispiele: GSM, UMTS, LTE

Credits: 4               SWS: 4              weitere Informationen im CAMPUS-System

Optical Telecommunications 1: Devices (Modul 5221)

We will cover waveguiding, optical modes, planar photonic circuits, coupled-mode theory, basics of nonlinear optics, lasers and amplifiers, multiplexers, modulators and photodetectors .

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Optical Telecommunications 2: Systems (Modul 5222)

The basics of optical communications systems will be covered. In details:

- Receiver Architectures
- Basics of Communications Signal Analysis
- Bandwidth Limitations
- Noise in Optical Communications
- Optical Keying
- Limitations of Long Haul and Metro Communications
- Metro & Long Haul System Architectures
- Fiber-to-the-Home (FTTH) Systems
- Datacom-Systems
- Analog Optical Links
- Free Space Optical Links
- Mixed Domain Optical / Electrical Feedback Systems

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Einführung in eingebettete Systeme (Modul 5223)

Inhalt:

- Technologische Grundlagen eingebetteter Systeme (Grundstruktur, Mikrocontroller, Speicherprogrammierbare Steuerungen)
- Besondere Anfoderungen beim Entwurf eingebetteter Software
- Lebenszyklusmodelle
- Analyse von funktionalen und nichtfunktionalen Anforderungen
- Architekturentwurf- und analyse
- Architekturelemente (Betriebssysteme, Busse, Middleware) Modellierungs- und Analysetechiken für Verhalten und Struktur
- Validierung (Simulation, Testen)
- Besondere Kapitel (Echtzeitanalyse, Scheduling, Architekturmuster)

Credits: 6               SWS: 5              weitere Informationen im CAMPUS-System

Industrieller Produktentwicklungsprozess am Beispiel von Batteriesystemen für Hybrid- und Elektrofahrzeuge (Modul 5224)

Die Vorlesung orientiert sich am Entstehungsprozess einer Batterie. Dabei liegt der Fokus nicht auf den technischen Herausforderungen, sondern es sollen vor allem die organisatorischen und strategischen Vorgänge eines industriellen Entwicklungsprozesses näher beleuchtet werden. Dabei sollen die nachstehenden Abläufe bei der Entstehung einer Batterie vom Konzept bis zur Produktion aufgezeigt und die jeweiligen Themen aufgeführt. Auch wenn als Beispiel hier der Entwicklungsprozess einer Batterie dargestellt wird, so ist es auch zentrales Ziel, diesen Prozess als exemplarisch für Entwicklungsprozesse in der Automobilindustrie zu verstehen.

- Produktkonzeption: Requirements, Gesamtkonzept und „key performance parameters (KPI's) (Package, Gewicht, Sicherheit, Kosten, Entwicklungszeit), Lastenhefterstellung, Agree & Disagree-Prozess (Iterationen in der Lastenhefterstellung)
- Entwicklung: Produktionsentwicklungsprozess (PEP), V-Model für die Entwicklung, automotive SPICE, IOS 26262, Monitoring am Beispiel von Lithium-Ionen-Zellen: Performance, Alterung, Kosten und Sicherheit (Relevante Kriterien für automotiven Einsatz), Vom Batterie-Lastenheft zum Komponentenlastenheft, Was ist ein BTV? (Verantwortung, Rechte & Pflichten), Testing von Lithium-Ionen-Batterien: Konzeptvalidierung, Designvalidierung, funktionales Testing, Safety-Testing und Lifecycle, Was sind A-, B-, C -und D-Muster und was müssen sie erfüllen?, Patentwesen
- Produktionsplanung und Controlling: Design to Cost, Einkaufsprozess, Toleranzenmanagement, Produktionsschritte (z.B. Schweißen vs. Schrauben und der Aufwand von Steckverbindungen), Planung der Produktionsanlagen, Stationen und Mitarbeitern, Aufbau von Produktionslinien, Bedingungen an die Produktionsstätte: Arbeitssicherheit / Klimabedingungen für die Produktion / Sicherheitsrichtlinien und Notfallpläne, Prozess-FMEA
- Serienanlauf: Prüfstandstechnik - Sicherstellung eines fehlerfreies Produkts, Hochlauf einer Produktionslinie und deren Optimierung, Schulung der Mitarbeiter
- Serienbetreuung: Qualitäts- und Lieferantenmanagement, Produktbetreuung, Befundung/Ausfallanalyse im Feld, Felderfahrung - wie wird das Produkt im Feld verwendet? Waren die Konzepte richtig?

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Fundamentals of Big Data Analytics (Modul 5225)

Inhalt:

- Multivariate distributions

- Dimensionality reduction (principal component analysis, multidimensional scaling)

- Classification and clustering (discriminant analysis, k-means clustering)

- Support vector machines

- Machine learning

- Community detection

- Compressed Sensing

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Electronic and optical Measurement Techniques (Modul 5226)

Inhalt:

The fundamental principles and circuits for measuring electric quantities, including ultra small and ultra fast signals, will be explained and illustrated with help of examples. In addition to the measurement of single quantities, the concept of a complex measuring hardware will be explained using a scanning tunneling microscope (STM) as an example. After an introduction into the general functionality of scanning probe microscopes, the r components for a STM will be described and corresponding circuits will be evolved step by step. Examples: I/V converters, logarithmizing and comparing devices, high-voltage amplifiers, A/D and D/A converters. Furthermore, mechanical oscillations and computer measuring techniques will be treated.

Basics

  • Operational amplifiers
  • Impedance measurements (mHz to GHz)
  • Phase sensitive detection
  • Measurement of electric polarization
  • Layout concepts (shielding etc.)
  • Limits of measurement techniques (ultra small signals, ultra fast signals, etc.)
  • Circuit and system concepts - Scanning probe microscopy
  • I/V converter for extremely large dynamical areas
  • A/D-D/A converters
  • High-voltage amplifiers
  • Mechanical oscillations and their compensation
  • Tunneling microscope with sub-atomic definition
  • Combined scanning probe microscopes

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Silicon-Based Sensor and Actuator Systems 1 (Modul 5227)

The lecture “Silicon-based Sensor and Actuator Systems” deals with the conception and the manufacturing of microsystems based on the silicon fabrication technologies. A microsystem is the combination of sensors, actuators and signal processing to a functional unit with structural dimensions in the micrometer range. To achieve this goal, methods of silicon technologies are applied. This allows benefiting from the large experience in the microelectronics and ensures compatibility.

The first part of the lecture “Silicon-based Sensor and Actuator Systems” addresses operating principles of silicon-based microsensors and their implementation into marketable products. Current examples and applications are presented. Besides an introduction to the physics of semiconductor devices, the lecture comprises the field of physical sensors. In detail, the lecture is divided into the following areas: sensors for thermal signals, flow sensors, radiation sensors, magnetic sensors, pressure sensors, MEMS microphones, fundamentals of inductive telemetry systems, accelerometers and gyroscopes.

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Silicon-Based Sensor and Actuator Systems 2 (Modul 5228)

The lecture “Silicon-based Sensor and Actuator Systems” deals with the conception and the manufacturing of microsystems based on the silicon fabrication technologies. A microsystem is the combination of sensors, actuators and signal processing to a functional unit with structural dimensions in the micrometer range. To achieve this goal, methods of silicon technologies are applied. This allows benefiting from the large experience in the microelectronics and ensures compatibility.

The second part of the lecture “Silicon-based Sensor and Actuator Systems” addresses operating principles and the technical realization of chemical sensors implemented in silicon microtechnology, so called “artificial noses”. Further topics are micro fluidics, microreactor technology and simulation of microsystems. Fundamental challenges of microsystems technology, for example interfaces to the macroscopic world, are discussed in the second half of the semester. The emphasis here lies on microsystems packaging. Therefore, the different methods of die attach, reliability and test of microsystems and advanced (e.g. 3-dimensional) packaging are presented.

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Computer Arithmetic 1 (Modul 5229)

  • Arithmetic standard operations,
  • addition,
  • Subtraction,
  • Comparators,
  • Sorters,
  • Multiplication,
  • division,
  • non-redundant vs. redundant arithmetics,
  • Residue class arithmetics,
  • Elementary arithmetic functions,
  • Algebraic elementary operations,
  • Root extraction,
  • Polynom approximation

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Veranstaltungslisten des aktuellen Semesters

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Systemtechnik und Automatisierung: Modulgruppe C (6-16 Leistungspunkte erforderlich)

Medizintechnische Systeme 1 (Modul 5301)

Inhalt:

- Modellbildung
- Atmung und Lungenfunktionsdiagnose
- Gewebeoptik & Laseranwendungen
- Elektrophysiologie
- Muskeln
- Herz
- Arterielle Wellengleichung
- Elektroden
- Therapie des Nierenversagens
- Niere und Dialyse
- Body Sensor Networks

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Medizintechnische Systeme 2: Medizinische Messtechnik und Signalverarbeitung (Modul 5302)

Inhalt:

- Modellierung und Steuerung der Anästhesie
- Physiologie und Pathophysiologie der Lunge
- Konzepte und Geräte zum Ersatz der Innenohr-Funktion - Cochlea-Implantate
- Physik und Therapiekonzepte für Hydrocephalus
- Modellierung und Steuerung der künstlichen Beatmung
- Konzepte und Geräte zur Leberunterstützung
- Physikalische Grundlagen des Ultraschalls in der Medizin
- Medizinische Textilien
- Elektrische Impedanz-Tomographie (EIT)

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Acoustic Virtual Reality (Modul 5303)

Inhalt:

- Basics
- Sound field and wave equations
- Sound sources
- Sound fields in rooms
- Geometrical acoustics
- Psychological room acoustics
- Binaural hearing
- Binaural technique
- Acoustical computer simulations
- Ray Tracing, mirror image sources
- Auralisation
- Real-time auralisation
- Binaural synthesis
- Room acoustical real-time auralisation, multimodal VR scenes

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Dynamik Elektrischer Maschinen (Modul 5304)

Inhalt:

- Zweiachsentheorie für Drehstrommaschinen: Voraussetzungen, Umwandlung Dreiphasen- in Zweiphasenmaschine, Transformation von Ständer und Läufer auf rotierendes Koordinatensystem, Flussverkettungen, Spannungsgleichungen, Drehmoment, Gleichstrommaschinenmodell, Raumzeigerdarstellungen
- Dynamisches Verhalten der Gleichstrommaschine: Ersatzschaltbild und allgemeine dynamische Gleichungen, fremderregte Gleichstrommaschine, zeitlicher Vorgang der Selbsterregung, Kaskadenregelung eines stromrichtergespeisten Servomotors, Gleichstromreihenschlussmotor als Traktionsantrieb im Pulsbetrieb
- Asynchronmaschine: Gleichungssystem, Schneller Hochlauf und Laststoß, feldorientierte Regelung mit eingeprägten Ständerströmen, stationärer Betrieb mit konstanter Stator- und Rotorflussverkettung, feldorientierte Regelung mit eingeprägten Stator-Spannungen
- Synchronmaschine: Stationärer Betrieb der Vollpolmaschine, Stoßkurzschluss der Vollpolmaschine, Zweiachsentheorie der Schenkelpolmaschine, Stationärer Betrieb der Schenkelpolmaschine, Bestimmung von Xd und Xq, Stoßkurzschluss der Schenkelpolmaschine, transienter Betrieb der Schenkelpolmaschine

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Electrical Drives (Modul 5305)

Inhalt:

Electrical drives are used in many different fields: at home, in industry and for transportation. Dental drills as well as hybrid or fully electric vehicles and ships are powered by electrical motors. The advantages of electrical drives are that electricity is applicable almost everywhere and comparatively easy to decentralize, power and velocity are easy to control, the maximum machine torque is available at zero speed and wear and maintenance costs are low. Particularly due to their high efficiency, electrical drives score well. Since electrical drives consume about 60% of all electrical energy used in industry and gain more and more importance in the field of personal mobility, a huge amount of energy can be saved by an intelligent control of electrical motors. The above mentioned control of electrical motors is the topic of the lecture Electrical Drives.

Subsequent to a short introduction to the mechanics of rotating systems the control of all common electrical machines (DC, synchronous, induction and switched reluctance machine) is presented. The universal field oriented (UFO) concept is explained which demonstrates the concepts of modern vector control and exemplifies the seamless transition between so called stator flux and rotor flux oriented control techniques. This powerful tool is used for the devel-opment of flux oriented machine models of rotating field machines. These models form the basis of UFO vector control techniques which are covered extensively to-gether with traditional drive concepts. Attention is also given to the dynamic modelling of Switched Reluctance (SR) drives, where a comprehensive set of modelling tools and control techniques is presented.

The lecture should appeal to students who have a desire to understand the intricacies of modern electrical drives without loosing sight of the fundamental principles. It brings together the concepts of the ideal rotating transformer (IRTF) and UFO which allows a comprehensive and insightful analysis of AC electrical drives in terms of modelling and control. Extensive use is made of build and play modules which provide the student with the ability to interactively examine and understand the presented topics.

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Elektrische Bahnen, Linearantriebe und Magnetschwebetechnik (Modul 5306)

Inhalt:

- Geschichte der Bahnen
- Antriebstechnische Hauptsysteme Elektrischer Bahnen
- Systemübersicht
- Antriebe: Stromrichter, Fahrmotoren, Getriebe
- Antriebssteuerung
- Transformatoren
- Hochspannungsausrüstung
- Fahrwerk
- Bremse
- Ausprägungen Bahnfahrzeuge
- Light Rail, Metro
- Commuter Rail
- High Speed
- Magnetschwebesysteme / Linearantriebe
- Überblick und Grundlagen
- Transrapid
- Maglev
- Systemauslegung

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Moderne Servomotoren für Werkzeugmaschinen und Roboter (Modul 5307)

Inhalt:

- Einordnung von Servomotoren in das Gebiet elektrischer Maschinen: Struktur eines modernen Servoantriebs, Anforderungen und Beurteilungskriterien, Anwendungsbeispiele
- Permanentmagnete in der Antriebstechnik: Kennlinien, Eigenschaften, Herstellung, magnetischer Kreis
- Ausführungen von Servoantrieben: Gleichstrom-, Drehstromservoantriebe Bauformen, Antriebskonfigurationen, Regelung
- Einsatz von Getrieben in Servoantrieben: Definitionen, Anpassung, Ausführungen
- Sensorik in Servoantrieben: Drehgeber, physikalische Prinzipien der verschiedenen Ausführungen
- Linearantriebe: Besonderheiten von Linearmotoren, Wanderfeld vs. Drehfeld, Randeffekte

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Aufbau und Netzbetrieb von Windenergieanlagen (Modul 5308)

Inhalt:

Bedeutung nicht konventioneller Energieerzeugungsanlagen im 21. Jahrhundert Historische Entwicklung: Vom Widerstandsläufer zur Auftriebsnutzung, vom Mahlen und Pumpen zur Stromerzeugung, wesentliche Kennwerte moderner Windkraftanlagen
Physikalische Grundlagen: Eindimensionale Stromfadentheorie, energetische Nutzung des Windes, der aerodynamische Auftrieb
Aerodynamik des Rotors: Geschwindigkeitspläne, Blattelementmethode, Auslegung nach Betz, Rotorverluste, Drall behaftete Nachlaufströmung, Blatttiefe und Anströmwinkel
Teillastverhalten und Kennlinien: Stall vs. Pitch, Leistungskennlinien
Konstruktiver Aufbau
Der Wind: Globale Zirkulation, Corioliskraft und geostrophischer Wind, bodennahe Grenzschicht, Histogramm und Verteilungsfunktion, Ertragsberechnung
Mechanisch elektrische Energieumwandlung durch Generatoren
Umrichtersysteme: Relevante Anlagentypen für den Netzbetrieb mit Zwischenkreisumrichter, Leistungshalbleiter, Grundschaltungen, Umrichtersysteme, Bewertung von Umrichtersystemen
Netzanschluss: Netzrückwirkungen, Technische Richtlinien, Systemtechnische Betrachtung der Netzeinbindung
Wirtschaftlichkeit: Förderung in Deutschland, Kosten von Windenergieanlagen, Energiegestehungskosten,
Beispielanlage: Enercon E40
Offshore: Unterschiede von Offshore - gegenüber Onshore - Windenergieanlagen, Perspektiven, Netzanbindung von Offshore Plattformen, Planung von Offshore Windparks, Beispiele, Seaflow (Unterwasser-Anlagen)

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Batteriespeichersystemtechnik (Modul 5309)

Inhalt:

- Bestimmung der Ruhespannung aus den thermodynamischen Grundgleichungen
- Kinetik von Batterien: Ohm’sche Widerstände, Butler-Volmer-Gleichung, Diffusion
- Grundbegriffe der Batteriesystemtechnik
- Detaillierte Betrachtung von Lithium-Ionen- und Bleibatterien sowie SuperCaps:Grundlegender elektrochemischer Aufbau und verwendete Materialien, Sicherheit der Materialien, elektrische Eigenschaften, Strom- und Temperaturabhängigkeiten, typische Alterungsprozesse, Lade- und Entladeverhalten, Ableitung geeigneter Betriebsmanagementverfahren, notwendige Komponenten des Batteriemanagements
- Systemtechnische Elemente von Batteriepacks: Design von Ladeverfahren und Ladegeräten, Zellausgleichssysteme, thermisches Management, Modellierungsansätze, Grundlegende Algorithmen zur Batteriediagnostik, Schutztechnik an Batteriepacks, Gesamtintegration von Batteriezellen in Batteriepacks
- Methoden zur beschleunigten Lebensdauerbestimmung
- Trainieren von Präsentationstechniken

In der Hausarbeit arbeiten die Studierenden für eine gegebene Anwendung ein geeignetes Speicherkonzept aus. Neben der Auswahl und der Auslegung der Speichertechnologie werden Systemaspekte, Wirtschaftlichkeit, gesellschaftliche Konfliktpotentiale und technologische Entwicklungslinien analysiert und ausgearbeitet.

Credits: 4             SWS: 3           Language: in the summer semester: in German; in the winter semester: in English

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Automation of Complex Power Systems (Modul 5310)

Inhalt:

- Distribution automation: prerequisite and historical perspective
- Distribution automation and control function system protections and protection automation
- Closed Loop Control in power system automation
- Control of distributed energy sources
- Microgrids and microgrid control
- Standards for distribution automation
- Common Information Model
- Communication systems for power systems
- Integration of renewable energy sources

Credits: 4            SWS: 3            weitere Informationen im CAMPUS-System

Power System Dynamics (Modul 5311)

Inhalt:

- Introduction to power system dynamics
- Power system components and steady state classical analysis
- Electromagnetic phenomena
- Small disturbances for unregulated systems and regulated systems
- Large disturbances
- Transient stability and lyapunov method
- Wind farms and power systems dynamics
- Voltage stability
- Frequency stability

Credits: 4            SWS: 3            weitere Informationen im CAMPUS-System

Rapid Control Prototyping (Modul 5312)

Inhalt:

- Systembegriff
- Mathematische Grundlagen für die Darstellung linearer Systeme inklusive Zustandsraumdarstellung
- Einführung in die Regelungstechnik
- Laplace-Transformation
- Frequenzgang und Darstellung von Frequenzgängen
- Einführung in die physikalische Modellbildung
- Aufstellen von Differentialgleichungen für dynamische Systeme
- Aufstellen von Wirkungsplänen linearer Systeme
- Grundlagen in Matlab
- Grundlagen in Simulink
- Ereignisdiskrete Modellbildung
- Eigenschaften von Beschreibungsmitteln
- Einführung in Graphentheorie, Statecharts und Petri-Netze
- Einführung in die Identifikation dynamischer Systeme
- Nichtparametrische Identifikationsverfahren
- Fourier-Transformation und Fast Fourier-Transformation
- Parametrische Identifikationsverfahren
- Identifikation mittels der Gewichtsfolgenschätzung
- Identifikation von nichtlinearen Prozessen
- Shannon-Theorem
- Grundzüge des Regelungsentwurfs
- Grundlagen des Regelkreises
- Einführung in verschiedene Entwurfsverfahren für Regelkreisstruktur, Reglerstruktur und Reglerparameter
- Grundzüge des Steuerungsentwurfs
- Begriffsdefinitionen für Steuerungen
- Entwurfsverfahren für diskrete Steuerungen
- Kontinuierliche und diskrete Simulation
- Verfahren nach Euler, Heun und Runge-Kutta
- Diskrete und hybride Simulation mit Stateflow
- Einführung in die objektorientierte Modellierung mit Modelica/Dymola
- Grundzüge der Modellierungssprache Modelica
- Modellierung eines Dreitankmodells in Dymola
- Anforderungen an ein RCP-System
- Entwicklungsphasen (Software-in-the-loop, Hardware-in-the-loop)
- Codegenerierung

Credits: 4               SWS: 4              weitere Informationen im CAMPUS-System

Dynamik der Mehrkörpersysteme (Modul 5313)

Inhalt:

1. Einführung, grundlegende Zusammenhänge, Anwendungsgebiete

2. Modellbildung, Modellansätze für physikalische Modelle, Mehrkörpersysteme, Ermittlung der Modellparameter, allgemeine mathematische Beschreibungsformen

3. Kinematik der Mehrkörpersysteme, Position und Orientierung von Körpern, translatorische Kinematik, rotatorische Kinematik

4. Bewegungsgleichungen: Lagrangesche Gleichungen 2. Art

5. Bewegungsgleichungen: Newton-Eulersche Gleichungen

6. Bewegungsgleichungen: Linearisierung, Eigenwertsatz

7. Bewegungsgleichungen, ungedämpfte nicht-gyroskopische Systeme, gedämpfte gyroskopische Systeme, Eigenwertstabilitätskriterien

8. Lineare Systeme mit harmonischer Erregung, reelle Frequenzgangmatrix, komplexe Frequenzgangmatrix

9. Zustandsgleichungen, Systemmatrix, Eigenwertansatz

10. Zustandsgleichungen, Fundamentalmatrix, Modalmatrixansatz, Satz von Cayley-Hamilton

11. Zustandsgleichungen, analytische Lösung, numerische Lösung, Sprungerregung, harmonische Erregung, periodische Erregung

12. Einführung in MKS-Simulationsprogramme, ADAMS, SIMPACK, SimMechanics

13. Hands-On-Labor für MKS-Simulationsprogramme, ADAMS, SIMPACK, SimMechanics

14. Anwendungsbeispiel, Modellierung, Parameterfestlegung

15. Anwendungsbeispiel, Berechnung, Auswertung

Credits: 6            SWS: 4            weitere Informationen im CAMPUS-System

Satellitennavigation (Modul 5314)

Inhalt:

- Einführung in die funkbasierte Bestimmung von Position, Zeit und Geschwindigkeit
- Positions- und Geschwindigkeitsschätzung
- Satellitenkonstellationen und -orbits
- Signale (Modulation und Codierung) und Navigationsdienste (GPS und Galileo)
- Signalakquisation und Signalverfolgung
- Diskriminatoren für Verzögerung, Frequenz und Phase und zugehörige Regelschleifen sowie deren Implementierung
- Ausbreitungsfehler und deren Unterdrückung: Mehrwegeausbreitung, ionosphärische Effekte, troposphärische - Effekte, Interferenz
- Genauigkeit von Positions- und Zeitschätzung
- Referenzsysteme für Position und Zeit
- Relativistische Korrekturen

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Moderne Kommunikationstechnik - EMV für Mensch und Gerät (Modul 5315)

Inhalt:

Elektromagnetische Umweltverträglichkeit (EMV-U)
- Nicht thermische Wirkung von HF-Feldern
- Basisgrenzwerte (SAR) und Referenzwerte
- ICNIRP und BIMSCHV
- Biologische Wirkmechanismen
- Relavante Quellen (Mobilfunk, Energietechnische anlagen, etc.)
- EMV-U Messtechnikund -methoden

Elektromagnetische Verträglichkeit technischer Geräte (EMV)
- Einführung
- Richtlinien und Anforderungen
- Kopplungsmechanismen
- Grundsätzliche Prinzipien zur Störunterdrückung
- Störfestigkeitsprüfungen
- Störaussendungsprüfungen
- Prüfaufbauten
- Messeinrichtungen
- Spektrumsanalyse und Detektion
- Entstörmaßnahmen

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Prozessleittechnik und Anlagenautomatisierung (Modul 5316)

Inhalt:

- Automatisierungshierarchien und Modellierungsarten am Beispiel der Modellfabrik für Forschung und Lehre am IRT

- R&I Fließbilder

- Strukturen für Prozessregelungen

- Planung von Prozessleitsystemen

- Verteilte Automatisierung

- Industrielle Kommunikation über Feldbussysteme

- Feldnahe Komponenten

- Grundkonzepte für Sensoren und Aktoren

- Ereignisdiskrete Systeme: Bool'sche Schaltungen, Automaten, Petri-Netze

- Grundkonzepte der SPS-Programmierung

- Programmierung nach IEC 61131-5

- Grundlagen der Prozessleitsystem-Programmierung am Beispiel von PCS7/WinCC

- Prozessautomatisierung mit Industrierobotern: Robotertypen, Einsatzgebiete und Programmierung

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