inf341 Robust Control and State Estimation in Digitalised Energy Systems (Vollständige Modulbeschreibung)

inf341 Robust Control and State Estimation in Digitalised Energy Systems (Vollständige Modulbeschreibung)

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Modulbezeichnung Robust Control and State Estimation in Digitalised Energy Systems
Modulkürzel inf341
Kreditpunkte 6,0 KP
Verantwortliche Einrichtung Department für Informatik
Zuständige Personen
Modulverantwortung:
Andreas Rauh
Prüfungsberechtigt:
Die im Modul Lehrenden
Teilnahmevoraussetzungen

Grundkenntnisse der Regelung linearer zeitkontinuierlicher und/oder zeitdiskreter Systeme bzw. der robusten Regelung
Unterrichtssprache Englisch
Lernergebnisse/Kompetenzen

Die Studierenden identifizieren die grundlegenden Konzepte der robusten Regelung und Zustandsschätzung sowie problemangepasste Lösungsmethoden und deren softwaretechnische Umsetzung. 
Fachkompetenz 
Die Studierenden:

  • identifizieren die grundlegenden Konzepte der robusten Regelung und Zustandsschätzung
  • charakterisieren problemangepasste Lösungsmethoden für unterschiedliche Klassen von Unsicherheiten
  • erkennen Ansätze für eine verlässliche softwaretechnische Umsetzung.


Methodenkompetenz 
Die Studierenden:

  • analysieren Probleme der robusten Regelung und Zustandsschätzung dynamischer Systeme
  • analysieren grundlegende Lösungsansätze auf theoretischer Basis
  • transferieren sowie generalisieren diese eigenständig auf neue Anwendungsszenarien


Sozialkompetenz 
Die Studierenden: 

  • erarbeiten in einem vorlesungsbegleitenden Projekt Lösungsideen für reale regelungstechnische Aufgaben in kleinen Gruppen
  • vermitteln die von ihnen erzielten Ergebnisse in kurzen Präsentationen.


Selbstkompetenz 
Die Studierenden: 

  • reflektieren kritisch die von ihnen in Projektform erarbeiteten Ergebnisse
  • erkennen Grenzen unterschiedlicher Ansätze der robusten Regelung und Zustandsschätzung.
Modulinhalte
  1. Robustheit linearer Systeme/ Systemanalyse
    • Grenzüberschreitungssatz von Frazer und Duncan
    • Mikhailow-Kriterium
    • Kharitonow-Kriterium
    • Frequenzkennlinienverfahren
  2. Ausgewählte Regelungsentwurfsverfahren/ Regelungssynthese
    • Parameterraumverfahren von Ackermann und Kaesbauer
    • Eigenwert-/ Eigenwertbereichsvorgabe
    • H-unendlich-Regelung
    • Frequenzkennlinienverfahren (Sensitivitätsfunktionen im Frequenzbereich)
  3. Robuste LMI-basierte Regelungsverfahren
    • Ljapunow-Stabilität
    • Polytopbeschreibung von Unsicherheiten
    • Optimalität von Lösungen
  4. Dualität von Regler- und Beobachtersynthese
    • Robuste Zustandsschätzung
    • Sliding-Mode Beobachter
  5. Intervallmethoden: Lösung statischer und dynamischer Probleme (Einschließung von Funktionswerten, Branch-and-Bound-Verfahren, Verifikationsmethoden für Differentialgleichungen)
  6. Grundlagen: Fehlerdetektion sowie fehlertolerante Regelung
Literaturempfehlungen
  • Ackermann, J. Robust Control, Springer-Verlag, 2002.
  • Gu, D.-W.; Petkov, P.H.; Konstantinov, M.M., Robust Control Design with MATLAB, Springer-Verlag, 2013
  • Ostertag, E. Mono- and Multivariable Control and Estimation, Springer-Verlag, 2011
  • Rauh, A. Folien/ Skript zur Vorlesung „Robuste Regelung und Zustandsschätzung“.
  • Weinmann, A. Uncertain Models and Robust Control, Springer-Verlag, 1991
Zu erbringende Leistungen
Prüfungsart, -umfang, -dauer

Portfolio oder Klausur; Inhalte des Portfolios werden zu Beginn der Vorlesungszeit bekanntgegeben
 

Wiederholungsprüfung:

Wiederholungsprüfung vor Beginn der Veranstaltungszeit des Folgesemesters
Weitere zu erbringende Leistungen

Klausur von ca. 90-120 min.
Prüfungszeiten

Klausur: am Ende der Veranstaltungszeit
Portfolio: semesterbegleitend
Dauer in Semestern 1 Semester
Angebotsrhythmus jedes Wintersemester
Workload
Arbeitsaufwand gesamt Davon Präsenzzeit
180 h
Lehrveranstaltungsform
Veranstaltungsart SWS Angebotsrhythmus Workload Präsenzzeit
Vorlesung 2 WiSe 28 h
Übung 2 WiSe 28 h
Zusätzliche Hinweise

Aufnahmekapazität:
unbegrenzt

Lehr-/Lernform:
V+Ü
Verwendbarkeit des Moduls
  • Master Digitalised Energy Systems > Digitalised Energy System Automation, Control and Optimisation
  • Master Engineering of Socio-Technical Systems > Embedded Brain Computer Interaction
  • Master Engineering of Socio-Technical Systems > Systems Engineering
  • Master Informatik > Technische Informatik
  • Master Wirtschaftsinformatik > Akzentsetzungsmodule der Informatik
  • Master Wirtschaftsinformatik > Wirtschaftsinformatik