Module handbook

Energiesystemtechnik (ES)

Simulation und Automation

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

Prozesssimulation:

Die Studierenden kennen die grundlegenden Methoden und Arbeitsschritte der Prozesssimulation und können z. B. die Begriffe Modellierung, Simulation, Zustand, Validierung, DAE-System, Rechte Seite etc. erklären und verwenden. Sie sind vertraut mit mathematischen Formulierungsalgorithmen für Zustandsgrößen sowie deren Eigenschaften. Sie kennen explizite und implizite Euler-Methoden zur Zeitintegration dynamischer Systeme. Die Studierenden können konkrete simulative Fragestellungen aus den Ingenieurwissenschaften mit Hilfe des Softwareumgebungen MATLAB und SIMULINK praktisch lösen, können dazu das Problem in eine mathematische Form abstrahieren und sind vertraut mit der benötigten Syntax zur Implementierung.

Gebäudeautomation:

Die Studierenden erhalten einen Einblick in die regelungstechnische Praxis der Energiesystemtechnik. Die Studierenden werden befähigt, Regelkreise zu identifizieren und praxistauglich einzustellen. Mit Hilfe der VDI 3814 als wichtigstes Regelwerk sind die Studierenden in der Lage, die digitale Automatisierungstechnik zu beschreiben und zu planen. Am Beispiel der Klimaanlage werden die Teilnehmer befähigt, die in der Gebäudeautomation gängige DDC-Technik zu verstehen und zu bedienen.

Die Studierenden erhalten einen Einblick in die regelungstechnische Praxis der Energiesystemtechnik. Die Studierenden sind in der Lage die einzelnen Glieder des Regelkreises zu identifizieren und zu charakterisieren. Mit Hilfe von Einstellregeln können die Studierenden Regelkreise stabil einstellen. Im Bereich der Leittechnik sind die Studierenden in der Lage, die digitale Automatisierungstechnik einzusetzen und mit Hilfe der VDI 3814 als wichtigstes Regelwerk zu planen. Am Beispiel der Klimaanlage lernen die Teilnehmer die regelungstechnische Praxis in der DDC-Technik zu verstehen und zu bedienen.

Dauer 1
SWS 7.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 105
Selbststudium / Gruppenarbeit: 135
Workload 240
ECTS 8.0
Leistungspunkte Noten

Gebäudeautomation/Leittechnik mit Labor: Klausurarbeit, 90 Min.

Prozesssimulation: Klausurarbeit, 90 Min. (teilweise in Form einer E-Klausur)

Modulverantwortlicher

Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Bessler

Empf. Semester 6
Haeufigkeit jedes 2. Semester
Verwendbarkeit

Bachelor ES - Hauptstudium

Veranstaltungen

Gebäudeautomation/Leittechnik mit Labor

Art Vorlesung/Labor
Nr. M+V706
SWS 4.0
Lerninhalt

Die Studierenden erhalten Einblick in die regelungstechnische Praxis in der Energiesystemtechnik. Die regelungstechnischen Grundlagen werden ergänzt durch praktische Regeln zur Reglereinstellung, Beharrungsverhalten, Linearisierung und angewandte Beispiele aus der Praxis der Energiesytemtechnik. Dabei werden die Grundlagen der Vorlesung "Mess- und Regelungstechnik" vorausgesetzt.

Im Bereich der Leittechnik erfolgt zunächst eine Einführung in die digitale Gebäudeautomation. Die Systemtechnik der Gebäudeatuomation wird vertieft und Bussysteme werden charakterisiert. Die VDI 3814 wird als wichtigstes Regelwerk der GA Planung vorgestellt. Funktionen in der Leittechnik werden erläutert.

Im Labor werden regelungstechnische Methoden am Beispiel einer Klimaanlage erprobt. Die Studendten lernen den praktischen Umgang mit der DDC-Technik. Am Beispiel der Klimaanlage lernen die Teilnehmer Regelkreise zu analysieren, Strecken zu charakterisieren und Regler einzustellen.

 

Übersicht

  • Einführung und regelungstechnische Grundlagen
  • Regler und Reglereinstellungen
  • Beharrungsverhalten
  • vermaschte Regelkreise
  • Beispiele zur Regelung energetischer Prozesse
  • Einführung in die Leittechnik
  • Automatisierungskonzepte
  • digitale Regelungstechnik
  • Systemtechnik der Leittechnik
  • Normierungsaktivitäten
  • Funktionen in der Leittechnik
  • Managementfunktionen

Laborversuche am Beispiel einer raumlufttechnischen Versuchsanlage mit Gebäudeleittechnik:

Versuch 1: Zulufttemperaturregelung

Versuch 2: Raumluft-Zulufttemperaturkaskade

Versuch 3: Klappensteuerung

Prozesssimulation

Art Vorlesung
Nr. M+V654
SWS 3.0
Lerninhalt

In der Lehrveranstaltung werden die grundsätzlichen Ansätze der Prozesssimulation in der Ingenieurtechnik erarbeitet und die mathematischen Beziehungen hergeleitet. Anwendungsbeispiele kommen aus der Energiesystemtechnik. Grundlegende Simulationen werden im integrierten Labor von den Studierenden aufgebaut. Die Simulationen werden mit Hilfe von Excel sowie dem Softwarepaket MATLAB/SIMULINK bearbeitet.

  • Teil A (Vorlesung): 
    Einführung, Erste Schritte der Modellierung und Simulation, Modellierungsformalismen, Eigenschaften von dynamischen Systemen, Zeitdiskretisierung, Fits und Optimierung, Systemsimulation mit SIMULINK
  • Teil B (Computerlabor):
    Einfaches und detailliertes Batteriemodell in Excel, Detailliertes Batteriemodell in SIMULINK, Elektrofahrzeug in SIMULINK
  • Teil C (Übungsaufgaben):
    Vertiefung der Vorlesung und Vorbereitung der Computerlabore
Literatur
  • Skript zur Vorlesung
  • M. Gipser, Systemdynamik und Simulation, Teubner (1999)