Nebenfach Automatisierung...W Modellbildung und Simulation: ... Schwerpunkt: digitale Simulation...
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Prof. Dr.-Ing. habil. Pu Li
Verantwortlich: Institut für Automatisierungs- und Systemtechnik in der Fakultät für Informatik und Automatisierung
Nebenfach Automatisierung im
Bachelorstudiengang Informatik
Verantwortlicher Hochschullehrer:
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Nebenfach Automatisierung
Module / Fächer Art des
Abschlus- ses
Gewicht
Fachsemester Summe PF/ W
verant. Fak.
verant. FG
verant. HSL
1. 2. 3. 4. 5. 6. L P
L P
L P
LP
LP
L P
L P
NF Automatisierung MP 18 18 IA 2212 Prof. Li Grundlagen der Elektrotechnik sPL 4 W EI 2116 Dr. Bräunig
Regelungs- und Systemtechnik 1 - MTR/BMT/IN
sPL
5 W IA 2213 Prof. Reger
Regelungs- und Systemtechnik 2 - MTR/BMT/IN
sPL
5 W IA 2213 Prof. Reger
Automatisierungstechnik 1 mPL 5 W IA 2211 Prof. Shardt Modellbildung und Simulation gPL 5 W IA 2212 Prof. Li
Prozessmess- und Sensortechnik 1 gPL 5 W MB 2372
Prof. Fröhlich
Statische Prozessoptimierung sPL 5 W IA 2212 Prof. Li
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Nebenfach Automatisierung
Module/Fächer (P = Pflicht, W = Wahlpflicht) W Grundlagen der Elektrotechnik (Fakultät EI): Grundbegriffe, Vorgänge in elektrischen Netzwerken, stationäres elektrisches Strömungsfeld, elektrostatisches Feld, el. Erscheinungen in Nichtleitern, stationärer Magnetismus, elektromagne-tische Induktion, Wechselstromkreise bei sinusförmiger Erregung (Zeit-, Frequenz- bereich) W Regelungs- und Systemtechnik 1 + 2: Beschreibung/Modellierung dynamischer Systeme im Blockschaltbild, Zeit-, Frequenzbereich; Analyse der Systemeigenschaften; Stabilität; Regelungsentwurf im Zeit- und Frequenzbereich; Mehrschleifige Eingrößen- und Mehrgrößenregelungen; Steuer- und Beobacht- barkeit; Beobachter W Automatisierungstechnik: Einführung und grundlegende Steuerungs-möglichkeiten; Steuerungsprogrammierung (SPS); Prozessbeschreibung (Verfahrens-, Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema); Endliche Automaten und formale Steuerungsanalyse; Automatisierungssicherheit)
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Nebenfach Automatisierung
Module/Fächer (P = Pflicht, W = Wahlpflicht) - Fortsetzung W Modellbildung und Simulation: • Modellierung auf der Basis von Stoff- und Energiebilanzen; Modellierung elektrischer
und mechanischer Systeme; Parameteridentifikation kontinuierlicher Prozesse • Vorgehen, Schwerpunkt: digitale Simulation zeitkontinuierlicher und zeitdiskreter
Prozesse; block-, zustands- und objektorientierte Simulation, Simulationssprachen und -systeme
W Prozessmess- und Sensortechnik (Institut PMS, Fakultät MB) • Grundlagen, Temperatur-, Spannungs-, Dehnungs-, Kraftmesstechnik, Wägetechnik W Statische Prozessoptimierung: • Parameteroptimierung des Entwurfs und des Betriebs industrieller Prozesse (lineare,
gemischt-ganzzahlige lineare sowie nichtlineare Optimierung; Optimierungs-methoden, Anwendung von Optimierungswerkzeugen)
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Nebenfach Automatisierung
Information = Verstehen ?
Verstehen = Nutzen ?
Software Lotse
Invent DCU Emarketeers
Université de Montréal
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Nebenfach Automatisierung
Breit gefächerte Anwendungsfelder
Quelle: siemens.com
Robotik Prozess-, Verfahrens-, Chemietechnik
Energieversorgung
Allgemeine Versorgungs-unternehmen
Quelle: basf.com Quelle: khs.com
Quelle: bmwi.com Quelle: naturstrom.de
Quelle: siemens.com
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Weiteres Anwendungsfeld: Hochautomatisiertes/autonomes Fahren
Nebenfach Automatisierung
• Umsetzung modell-prädiktiver Regelung auf Audi-Q2-Modell
• Audi Autonomous Driving Cup 2017 und 2018 (Platz 1 und 3)
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Prozess
Optimale Entscheidungsfindung
Aktion Spezifikation
Steuerung
Signalverarbeitung
Mechatronik
Information
Hardware-Implementierung modellgestützer Regelungen unter Nutzung von FPGAs
Nebenfach Automatisierung
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Modellierung Simulation Steuerung Optimierung
Entscheidungshilfe
Komplexes System
Nebenfach Automatisierung
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FG Regelungstechnik (Reger)
Fraunhofer IOSB, Instituts- teil Angewandte System- Technik (Rauschenbach)
• Prozessautomatisierung • Steuerungsprogrammierung • Endl. Automaten, formale Steuerungsanalyse • Automatisierungssicherheit
• Energiesystemtechnik • Wassersystemtechnik • Mobile und eingebettete Systeme
• Passivitäts- und inversionsbasierte Regelungen • Adaptive und robuste Regelungen (H∞-
Regelung) • Systeme mit schaltender Dynamik
FG Automatisierungs- technik (Shardt)
FG Prozessoptimierung (Li)
• Entwicklung von Optimierungsansätzen • Modellgestützte Regelung (NMPC) • Anwendungen: autonomes Fahren, Energie,
Wasser und Biologie
Institut für Automatisierungs- und Systemtechnik/Fraunhofer IOSB
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Informatik in regelungs-/automatisierungstechnischen Fragestellungen (Bsp. aus einem Fachgeiet): • Rechnergestützte Simulation von Systemen • Umsetzung von Steuerungs-, Regelungs- und
Optimierungsalgorithmen … • … in Software: C/C++, Python, MATLAB/Simulink, Modelica,
Open-Source- und kommerzielle Software, … • … hardwarenah: dSPACE, Mikro-Controller, FPGAs
• Entwurf und Ergänzung von Softwaresystemen • „High Performance Scientific Computing“
• Hochdimensionale Probleme, effiziente numerische Lösungsalgorithmen, Parallelberechnung (CPU, GPU), …
Nebenfach Automatisierung
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Beispiele von Abschlussarbeiten
• Parallelisierung eines Optimierungsverfahrens unter Verwendung von CPU und GPU
• Entwicklung eines Softwarepakets zur Analyse der Identifizierbarkeit biologischer Modelle
• Object detection and tracking platform and its practical implications in computer vision
• Implementierung einer modellgestützten Regelung eines mobilen Roboters mit FPGA
• Simulation und Optimierung eines Energieübertragungsnetzes unter unsicherer Einspeisung von Windenergie
• Implementierung des primal-dualen Innere-Punkte-Verfahrens im Kontext des hochautomatisierten Fahrens
• Erkennung der Straßenkreuzung für das Abbiegen und die Positionierung eines hochautomatisierten Fahrzeugs
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