inf341 - Robust Control and State Estimation in Digitalised Energy Systems (Veranstaltungsübersicht)

Department für Informatik

6 KP

Modulteile

Semesterveranstaltungen Wintersemester 2022/2023

Prüfungsleistung

Vorlesung

2.01.341 - Robuste Regelung und Zustandsschätzung
- Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Rauh
- Marit Lahme
- Oussama Benzinane
Dienstag: 14:15 - 15:45, wöchentlich (ab 18.10.2022), V
Dienstag: 16:15 - 17:45, wöchentlich (ab 18.10.2022), Ü
Termine am Donnerstag, 24.11.2022 16:00 - 20:00, Freitag, 10.02.2023 10:00 - 12:00, Donnerstag, 16.02.2023 14:00 - 15:00, Donnerstag, 16.02.2023 14:00 - 16:00
Die Studierenden werden befähigt, grundlegende Konzepte der robusten Regelung und Zustandsschätzung zu verstehen und anzuwenden. Problemangepasste Lösungsmethoden sowie exemplarische Matlab/Simulink-Softwareumsetzungen werden in Vorlesung, Übung und Projektpraktikum für lineare und nichtlineare dynamische Systeme vermittelt. Das begleitende Projektpraktikum wird durch die Studierenden in Kleingruppen bearbeitet und basiert auf der individuellen Lösung forschungsnaher Aufgabenstellungen, die zusammen mit den Studierenden zu Beginn der Veranstaltung festgelegt werden. 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

Übung

2.01.341 - Robuste Regelung und Zustandsschätzung
- Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Rauh
- Marit Lahme
- Oussama Benzinane
Dienstag: 14:15 - 15:45, wöchentlich (ab 18.10.2022), V
Dienstag: 16:15 - 17:45, wöchentlich (ab 18.10.2022), Ü
Termine am Donnerstag, 24.11.2022 16:00 - 20:00, Freitag, 10.02.2023 10:00 - 12:00, Donnerstag, 16.02.2023 14:00 - 15:00, Donnerstag, 16.02.2023 14:00 - 16:00
Die Studierenden werden befähigt, grundlegende Konzepte der robusten Regelung und Zustandsschätzung zu verstehen und anzuwenden. Problemangepasste Lösungsmethoden sowie exemplarische Matlab/Simulink-Softwareumsetzungen werden in Vorlesung, Übung und Projektpraktikum für lineare und nichtlineare dynamische Systeme vermittelt. Das begleitende Projektpraktikum wird durch die Studierenden in Kleingruppen bearbeitet und basiert auf der individuellen Lösung forschungsnaher Aufgabenstellungen, die zusammen mit den Studierenden zu Beginn der Veranstaltung festgelegt werden. 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

Hinweise zum Modul

Teilnahmevoraussetzungen	Grundkenntnisse der Regelung linearer zeitkontinuierlicher und/oder zeitdiskreter Systeme bzw. der robusten Regelung
Prüfungszeiten	Klausur: am Ende der Veranstaltungszeit Portfolio: semesterbegleitend
Prüfungsleistung Modul	Portfolio oder Klausur
Kompetenzziele	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.