Modulhandbuch

Modulhandbücher entsprechend der Studienordnung ab SoSe 19

Mechatronik und autonome Systeme (MKA)

Regelungstechnik

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen
  • Kennenlernen der im Rahmen eines Projektlebenszyklus durchzuführenden Projektmanagementaktivitäten und deren Nutzen
  • Sammeln von Erfahrungen beim toolunterstützten Erstellen einer Projektplanung und deren Präsentation im Rahmen studentischer Projektteams
  • Sammeln von Erfahrungen beim Durchführen eines interdisziplinären Projekts nach den Methoden des Projektmanagements
  • Analyse eines konkreten mechatronischen Systems und Extraktion der systembestimmenden Eigenschaften
  • Einfache Regelung und Steuerung eines mechatronischen Systems
Dauer 1
SWS 4.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 120 h
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120 h
Workload 240 h
ECTS 5.0
Modulverantwortlicher

Prof. Dr. Ing. Stephan Hensel

Haeufigkeit jedes Jahr (WS)
Veranstaltungen

Labor Schaltungstechnik

Art Labor
Nr. E+I224
SWS 2.0
Lerninhalt

Das Schaltungstechnik Labor enthält Versuche sowohl für den Bereich der Analogen- wie auch Digitalen Schaltungstechnik. Der Student bearbeitet in Gruppen zu 2 Studenten 6 Versuche aus folgender Auswahl: Kombinatorische Schaltungen: Aufbau Inverter, Stromaufnahme, Übertragungsverhalten, Störabstand, 2-Bit Addierer, Durchlaufzeit, Logikserie CMOS Differenzverstärker: Simulation eines Differenzverstärkers mit dem Programm PSPICE, Gegentakt und Gleichtaktverstärkung, Frequenzgang, Stabilität, Überragungsverhalten. Operationsverstärker: Messung Übertragungskennlinie, Verstärkung, Eingangsoffsetspannung, Frequenzgang des realen Verstärkers für unterschiedliche Verstärkungen, Aufbau eines 2 poligen aktiven Filters mit dem Operationsverstärker und Messung des Übertragungsverhaltens. Programmierbare Logik: Entwurf der kombinatorischen Schaltung eines Vergleichers und der sequentiellen Schaltung eines kaskadierbaren Dezimalzählers bis `99` mit Enable, synchronem Reset und Carry. Programmierung und Funktionsnachweis auf GAL-Logikbausteinen. A/D-Wandler: Vermessung eines D/A-Wandlers auf Linearität und Restfehler. Aufbau eines A/D-Wandlers
nach dem Verfahren der `successive Approximation`. Basisversuche zum Abtasttheorem. Abtastung eines Signals. Phasenregelkreis: Aufbau eines PLL mit unterschiedlichen Phasendetektoren. Untersuchung des Verhaltens im Zeit- wie im Frequenzbereich. Folgeverhalten, Einrastverhalten, Stabilität. Dimensionierung der Regelparameter. Aufbau eines PLL als Synthesizer. SMD- Technologie: Aufbau einer kleinen Schaltung im SMD-Labor mit SMD-Bausteinen an einem Vakuum- Bestückungsplatz. Reflow- Lötvorgang, Qualitätssicherung unter dem Stereo-Mikroskop, Inbetriebnahme. Der Versuch vermittelt den kompletten SMD- Fertigungsvorgang für moderne Elektronik. FPGA- Entwurf eines Frequenzzählers: Auf einem Logikentwurfssystem für FPGAs (ALTERA-MAX II ) wird die Schaltung eines Frequenzzählers ergänzt und in wesentlichen Komponenten digital simuliert. Das Gesamtsystem wird in einen FPGA gebrannt und in Funktion demonstriert. ECL-Technik: Die Besonderheiten der Emitter Coupled Logic werden untersucht. Messtechnik mit Leitungsabschluss, Logikschaltungen, ECL- Zähler bis 150 MHz. Pegel und Störabstände. Impulsmesstechnik. Umgang mit einem hochwertigen Samplingoszillographen.

 

Literatur

Regelungstechnik II

Art Vorlesung
Nr. EMI253
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Analyse des Strecken- und Regelkreisverhaltens mit Hilfe der Pole und Nullstellen von Übertragungsfunktionen
  • Algebraische Stabilitätskriterien
  • Vereinfachung des Streckenmodells
  • Algebraische Reglerentwurfsverfahren für Standardregler
  • Strukturelle Maßnahmen wie Kaskadenregelung, Vorsteuerung und
  • Störgrößenaufschaltung zur Verbesserung des Regelkreisverhalten
Literatur

Föllinger, O., Regelungstechnik : Einführung in die Methoden und ihre Anwendung, 10. Auflage, Heidelberg, Hüthig Verlag, 2008

Lunze, J., Regelungstechnik 1: Systemtheoretische Grundlagen, Analyse und Entwurf einschleifiger Regelungen, 9. Auflage, Heidelberg, Springer Verlag, 2013

Labor Regelungstechnik

Art Labor/Studio
Nr. EMI327
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Frequenzgangmessung (Bode-Diagramm und Ortskurve; Schwingversuch)
  • Zweipunktregelung
  • Analoge und digitale Regler vom PID-Typ
  • Lösung von regelungstechnischen Problemen mit Modellbildung und Simulation (Matlab/Simulink)
  • Erzeugung von echtzeitfähigem Programm-Code aus einer Computersimulation; Rapid Prototyping
Literatur

Föllinger, O., Regelungstechnik : Einführung in die Methoden und ihre Anwendung, 10. Auflage, Heidelberg, Hüthig Verlag, 2008

Laborumdrucke, Hochschule Offenburg

Modulhandbücher entsprechend der Studienordnung bis einschließlich WiSe 18/19

Modulhandbücher entsprechend der Studienordnung bis einschließlich WiSe 18/19

Mechatronik und autonome Systeme (MKA)

Regelungstechnik

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen
  • Kennenlernen der im Rahmen eines Projektlebenszyklus durchzuführenden Projektmanagementaktivitäten und deren Nutzen
  • Sammeln von Erfahrungen beim toolunterstützten Erstellen einer Projektplanung und deren Präsentation im Rahmen studentischer Projektteams
  • Sammeln von Erfahrungen beim Durchführen eines interdisziplinären Projekts nach den Methoden des Projektmanagements
  • Analyse eines konkreten mechatronischen Systems und Extraktion der systembestimmenden Eigenschaften
  • Einfache Regelung und Steuerung eines mechatronischen Systems
Dauer 1
SWS 4.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 120 h
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120 h
Workload 240 h
ECTS 5.0
Modulverantwortlicher

Prof. Dr. Ing. Stephan Hensel

Haeufigkeit jedes Jahr (WS)
Veranstaltungen

Labor Schaltungstechnik

Art Labor
Nr. E+I224
SWS 2.0
Lerninhalt

Das Schaltungstechnik Labor enthält Versuche sowohl für den Bereich der Analogen- wie auch Digitalen Schaltungstechnik. Der Student bearbeitet in Gruppen zu 2 Studenten 6 Versuche aus folgender Auswahl: Kombinatorische Schaltungen: Aufbau Inverter, Stromaufnahme, Übertragungsverhalten, Störabstand, 2-Bit Addierer, Durchlaufzeit, Logikserie CMOS Differenzverstärker: Simulation eines Differenzverstärkers mit dem Programm PSPICE, Gegentakt und Gleichtaktverstärkung, Frequenzgang, Stabilität, Überragungsverhalten. Operationsverstärker: Messung Übertragungskennlinie, Verstärkung, Eingangsoffsetspannung, Frequenzgang des realen Verstärkers für unterschiedliche Verstärkungen, Aufbau eines 2 poligen aktiven Filters mit dem Operationsverstärker und Messung des Übertragungsverhaltens. Programmierbare Logik: Entwurf der kombinatorischen Schaltung eines Vergleichers und der sequentiellen Schaltung eines kaskadierbaren Dezimalzählers bis `99` mit Enable, synchronem Reset und Carry. Programmierung und Funktionsnachweis auf GAL-Logikbausteinen. A/D-Wandler: Vermessung eines D/A-Wandlers auf Linearität und Restfehler. Aufbau eines A/D-Wandlers
nach dem Verfahren der `successive Approximation`. Basisversuche zum Abtasttheorem. Abtastung eines Signals. Phasenregelkreis: Aufbau eines PLL mit unterschiedlichen Phasendetektoren. Untersuchung des Verhaltens im Zeit- wie im Frequenzbereich. Folgeverhalten, Einrastverhalten, Stabilität. Dimensionierung der Regelparameter. Aufbau eines PLL als Synthesizer. SMD- Technologie: Aufbau einer kleinen Schaltung im SMD-Labor mit SMD-Bausteinen an einem Vakuum- Bestückungsplatz. Reflow- Lötvorgang, Qualitätssicherung unter dem Stereo-Mikroskop, Inbetriebnahme. Der Versuch vermittelt den kompletten SMD- Fertigungsvorgang für moderne Elektronik. FPGA- Entwurf eines Frequenzzählers: Auf einem Logikentwurfssystem für FPGAs (ALTERA-MAX II ) wird die Schaltung eines Frequenzzählers ergänzt und in wesentlichen Komponenten digital simuliert. Das Gesamtsystem wird in einen FPGA gebrannt und in Funktion demonstriert. ECL-Technik: Die Besonderheiten der Emitter Coupled Logic werden untersucht. Messtechnik mit Leitungsabschluss, Logikschaltungen, ECL- Zähler bis 150 MHz. Pegel und Störabstände. Impulsmesstechnik. Umgang mit einem hochwertigen Samplingoszillographen.

 

Literatur

Regelungstechnik II

Art Vorlesung
Nr. EMI253
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Analyse des Strecken- und Regelkreisverhaltens mit Hilfe der Pole und Nullstellen von Übertragungsfunktionen
  • Algebraische Stabilitätskriterien
  • Vereinfachung des Streckenmodells
  • Algebraische Reglerentwurfsverfahren für Standardregler
  • Strukturelle Maßnahmen wie Kaskadenregelung, Vorsteuerung und
  • Störgrößenaufschaltung zur Verbesserung des Regelkreisverhalten
Literatur

Föllinger, O., Regelungstechnik : Einführung in die Methoden und ihre Anwendung, 10. Auflage, Heidelberg, Hüthig Verlag, 2008

Lunze, J., Regelungstechnik 1: Systemtheoretische Grundlagen, Analyse und Entwurf einschleifiger Regelungen, 9. Auflage, Heidelberg, Springer Verlag, 2013

Labor Regelungstechnik

Art Labor/Studio
Nr. EMI327
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Frequenzgangmessung (Bode-Diagramm und Ortskurve; Schwingversuch)
  • Zweipunktregelung
  • Analoge und digitale Regler vom PID-Typ
  • Lösung von regelungstechnischen Problemen mit Modellbildung und Simulation (Matlab/Simulink)
  • Erzeugung von echtzeitfähigem Programm-Code aus einer Computersimulation; Rapid Prototyping
Literatur

Föllinger, O., Regelungstechnik : Einführung in die Methoden und ihre Anwendung, 10. Auflage, Heidelberg, Hüthig Verlag, 2008

Laborumdrucke, Hochschule Offenburg