TECHNISCHE UNIVERSITÄT DRESDEN. Fakultäten ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK MASCHINENWESEN VERKEHRSWISSENSCHAFTEN FRIEDRICH LIST

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1 TECHNISCHE UNIVERSITÄT DRESDEN Fakultäten ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK MASCHINENWESEN VERKEHRSWISSENSCHAFTEN FRIEDRICH LIST Vorkurs Master-Studiengang MECHATRONIK (ab Immatrikulationsjahrgang 2005) Ausgabe 2005

2 Inhaltsverzeichnis Seite 1. Vorkurs Master-Studiengang Mechatronik Ziel und Inhalt Fachmodul Sprachmodul Prüfungen Organisatorisches 4 2. Inhalt der Lehrfächer 5 Weitere Information erhalten Sie unter Als Studiendekan für diesen interdisziplinären Studiengang wünsche ich Ihnen viele interessanten Erlebnisse und Entdeckungen im Reiche der bewegten Welt und vor allem viel Freude und Erfolg beim Studium. Prof. Dr.techn. Klaus Janschek Studiendekan Mechatronik Herausgeber: Technische Universität Dresden Federführung und Gesamtredaktion: Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Prof. Dr. techn. K. Janschek Vorkurs Master-Studium Mechatronik - Seite 2 -

3 1.1 Ziel und Inhalt 1. Vorkurs Master-Studiengang Mechatronik Der Vorkurs ermöglicht den Teilnehmern, die während des bisherigen Studiums erworbenen und mit einem Bachelor-Abschluss nachgewiesenen Kenntnisse auf mathematisch-naturwissenschaftlichem, systemtheoretischem und technischem Gebiet als Vorbereitung auf das Master-Studium zu vertiefen. Ausländischen Teilnehmern bietet der Vorkurs die Möglichkeit, ihre Sprachkenntnisse zu verbessern und sich auf den Erwerb des für das Master-Studium erforderlichen Sprachabschlusses (DSH-2, TestDaF Stufe 4) vorzubereiten. Der Vorkurs besteht aus einem Fachmodul und einem Sprachmodul. Beide Module können einzeln oder zusammen gewählt werden. Beide Module sind kostenpflichtig. Die folgende Tabelle zeigt den Aufbau der Lehrveranstaltungen des Vorkurses: Lfd. Nr. Fach SWS V Ü 1. Elektrotechnik Mathematik Systemtheorie und Automatisierungstechnik 7 - Systemtheorie (4) Automatisierungstechnik (3) Technische Mechanik Deutsch (DSH- Vorbereitungskurs) h (kompakt) 0 10 Summe Erläuterungen: SWS V Ü Semesterwochenstunden Vorlesungs-, Übungsstunden 1.2 Fachmodul Die Lehrveranstaltungen des Fachmoduls gliedern sich in Vorlesungen und Übungen der entsprechenden Studienfächer im Gesamtumfang von 16 SWS: 1. Mathematik (Partielle Differentialgleichungen und Wahrscheinlichkeitstheorie) 2. Elektrotechnik (Elektrische und magnetische Felder) 3. Systemtheorie und Automatisierungstechnik 4. Technische Mechanik 1.3 Sprachmodul Das Sprachmodul setzt sich aus einem die Lehrveranstaltungen des Fachmoduls begleitenden und einem anschließenden kompakten Deutschkurs mit insgesamt 430 h Sprachunterricht zusammen. Teilnehmer, die bei der Anmeldung zum Vorkurs nur über Sprachkenntnisse auf dem Niveau Mittelstufe II verfügen, müssen sich zu Beginn des Vorkurses einem Aufnahmetest stellen. Das Sprachmodul ist für die Vorbereitung auf die DSH-2 Prüfung geeignet. Vorkurs Master-Studium Mechatronik - Seite 3 -

4 1.4 Prüfungen Teilnehmer des Vorkurses erhalten grundsätzlich sowohl für das Sprachmodul als auch das Fachmodul eine Teilnahmebescheinigung. Prüfungen sind nicht Bestandteil des Vorkurses. Teilnehmer des Fachmodules können als Gasthörer gegen Entrichten einer Prüfungsgebühr an den Fachprüfungen teilnehmen. Die erbrachte Prüfungsleistung kann in das Eignungsfeststellungsverfahren eingebracht werden. Die Prüfungsgebühren werden für jedes Fach einzeln entsprechend der geltenden Gebührenordnung erhoben. Teilnehmer des Sprachmoduls können sich zur zentralen DSH-Prüfung der TU Dresden (jeweils im September ) kostenpflichtig anmelden. 1.5 Organisatorisches Der Vorkurs wird jeweils im Sommersemester durchgeführt durch TUDIAS Ansprechpartner: Frau Schulze, Zi. 118/117 Chemnitzer Str. 46b Dresden Teilnehmer des Vorkurses werden nicht als Studenten an der TU Dresden immatrikuliert. Teilnehmer des Fachmoduls erwerben mit Entrichten der Kursgebühr eine Gasthörerschaft an der TU Dresden nur für die Lehrveranstaltungen des Fachmoduls. Voraussetzungen für die Teilnahme am Vorkurs sind eine verbindliche Anmeldung für den Vorkurs bei TUDIAS (Formular "Anmeldung zum Vorkurs"), die Entrichtung der Kursgebühren nach Aufforderung durch TUDIAS und für ausländische Bewerber ein gültiger Zulassungsbescheid für das jeweils kommende Wintersemester im Studiengang Master Mechatronik. Vorkurs Master-Studium Mechatronik - Seite 4 -

5 2. Inhalt der Lehrfächer Studiengang: Mathematik zeitlicher Ablauf VÜP A: Prof. Dr. rer. nat. habil. A. Fischer Institut für Numerische Mathematik Prof. Dr. rer. nat. habil. Chr. Großmann Institut für Numerische Mathematik Prof. Dr. rer. nat. M. Hinze Institut für Numerische Mathematik Ziel des Lehrfaches Bereitstellung mathematischer Grundlagen für die fachspezifische Ausbildung, wie auch Beitrag zur Schaffung einer Basis für eigene wissenschaftliche Analyse und Modellierung auf dem Gebiet der Mechatronik. Durch frühzeitige Einbeziehung von Algorithmen sollen dabei praktische Fertigkeiten im Umgang mit Software-Systemen vermittelt werden. Gleichzeitig wird verstärkt auf prinzipielles Verständnis mathematischer Grundlagen orientiert, um Fähigkeiten zur qualitativen Bewertung mathematischer Modelle, deren Anpassung an spezifische Erfordernisse der Fachdisziplin, wie auch die Einschätzung mit dem Computer erhaltener Ergebnisse zu fördern. Inhalt des Lehrfaches Integralrechnung für Funktionen mehrerer Veränderlicher Elemente der Funktionentheorie Einführung in die partiellen Differentialgleichungen Wahrscheinlichkeitsrechnung und mathematische Statistik Vorkurs Master-Studium Mechatronik - Seite 5 -

6 Studiengang: Systemtheorie zeitlicher Ablauf V / Ü / P Prof. Dr.-Ing. habil. R. Hoffmann Institut für Akustik und Sprachkommunikation Ziel der Lehrveranstaltung Das Lehrgebiet Systemtheorie vermittelt die allgemeinen begrifflichen und methodischen Grundlagen zur Beschreibung (Darstellung, Modellierung) dynamischer Vorgänge in Natur und Technik. Der Student soll erkennen, dass physikalische und technische Systeme, insbesondere in der Elektrotechnik/Elektronik, Informationstechnik und Automatisierungstechnik, von einem einheitlichen Standpunkt aus betrachtet und mathematisch beschrieben werden können. Ein Grundprinzip der Lehrveranstaltung besteht im Herausarbeiten wesentlicher Begriffe, mit deren Hilfe die weitgehend einheitliche mathematische Beschreibung der verschiedenen Systemklassen möglich wird. Hierzu zählen der Abbildungs- und der Zustandsbegriff. Inhalt des Lehrfaches Vorlesungen - Digitale Signale und Systeme (Algebraische Strukturen, Schaltalgebra, digitale Signale, kombinatorische Automaten, sequentielle Automaten) - Signale mit kontinuierlichen Werten (Definitionen, Zusammenhänge zwischen zeitdiskreten und zeitkontinuierlichen Signalen, Abtasttheorem) - Zeitkontinuierliche Systeme (Zeitkontinuierliche Signale, statische und dynamische Systeme, lineare Systeme, Fourier- und Laplace-Transformation, Frequenzcharakteristiken, Klassifizierung, Systementwurf) - Zeitdiskrete Systeme (Zeitdiskrete Signale, statische und dynamische Systeme, lineare Systeme, Z- Transformation, Frequenzcharakteristiken, Klassifizierung, Systementwurf) Übungen Die Übungsthemen folgen den Themen der Vorlesung. Vorausgesetzte Kenntnisse Mathematik, Grundlagen der Elektrotechnik Vorkurs Master-Studium Mechatronik - Seite 6 -

7 Studiengang: Automatisierungstechnik zeitlicher Ablauf V / Ü / P: Prof. Dr. techn. K. Janschek Institut für Automatisierungstechnik Ziel der Lehrveranstaltung Vermittlung grundlegender Fertigkeiten zum Umgang mit den elementaren Methoden für Analyse und Entwurf von Regelungen und ereignisdiskreten Steuerungen und Vermittlung von Grundkenntnissen zur Automatisierung technischer Prozesse. Inhalt der Lehrveranstaltung Vorlesungen - Einführung Elemente der Systemmodellierung, Systembegriff, Qualitative Beschreibungsmittel, Ordnungsprinzipien, Wirkprinzipien, Beispiele automatisierter Systeme, Generische AT-Struktur - Grundlegende quantitative Beschreibungsmittel Mathematisches Modell, Lineare zeitinvariante (LTI) Systeme, Blockschaltbild, Signalflussplan, Laplace-Transformation, Übertragungsfunktion, Elementares Zeitverhalten von Übertragungsgliedern, Rechnen mit Blockschaltbildern, Frequenzgang, Logarithmische Frequenzkennlinien - BODE-Diagramme, - Offene und geschlossene Wirkungsketten Zeitverhalten von LTI-Systemen, BIBO-Stabilität, Hurwitz-Kriterium, Stabilität rückgekoppelter Systeme, Nyquist Kriterium, Stationäres Verhalten - Reglerentwurf im Frequenzbereich Allgemeine Überlegungen, Offene Wirkungskette, Geschlossene Wirkungskette Regelkreis, Kenndaten Zeitbereich Frequenzbereich, Reglerentwurf mit Frequenzkennlinienverfahren - Digitale Regelkreise Prinzipieller Aufbau, Darstellungsformen, Abtastung, Aliasing, Halteglied, Diskreter Frequenzgang, Digitale Regler, Entwurf digitaler Regelkreise mit Frequenzkennlinien - Industrielle Standardregler Lineare Standardregler, Korrekturverhalten von Standardreglern, Ausgewählte Verfahren zur Reglereinstellung - Ereignisdiskrete Steuerungen Ereignisdiskretes Prozessmodelle, Kombinatorische Automaten, Sequentielle Automaten, Beschreibungsformen, Steuerungsentwurf, Steuerungsrealisierung - Problemlösende AT-Basisstrukturen Direkte Messung, Modellgestützte Messung, Beobachtung, Modellgestützte Fehlererkennung, Regelung, Kaskadenregelung, Adaptive Regelung, Redundante Regelung, Betriebsartensteuerung - Automatisierungstechnologien Technologietrends, Industrielle Automatisierung - Strukturen & Technologien, Produktautomatisierung - Strukturen & Technologien, Echtzeit, Informationsvernetzung, Internet in der AT Übungen Auf der Basis ausgewählter technischer Anwendungsbeispiele wird das systematische und methodische Vorgehen zu Modellierung, Analyse und Entwurf erläutert und in Rechenübungen trainiert. Die Verwendung moderner CAE-Hilfsmittel für Entwurf, Analyse, Simulation wird demonstriert (Matlab/Simulink) und kann von den Studenten anhand der zur Verfügung gestellten Modellösungen eigenständig vertieft werden. Vorausgesetzte Kenntnisse Mathematik, Systemtheorie Vorkurs Master-Studium Mechatronik - Seite 7 -

8 Studiengang: Technische Mechanik zeitlicher Ablauf VÜP A: Prof. Dr.-Ing. habil. V. Ulbricht, Prof. Dr.-Ing. habil. H. Balke Institut für Festkörpermechanik Ziel der Lehrveranstaltung Berechnung der Bewegung einfacher Bauteile und Systeme ohne und mit Berücksichtigung der Einwirkung von Lasten sowie Ergänzungen zur Statik und Festigkeitslehre. Inhalt des Lehrfaches: - Raumstatik und räumliche Tragwerke - Ergänzungen zur geraden Biegung (Einflusszahlen, Differentialgleichung 4. Ordnung der Biegelinie, Biegelinie bei veränderlicher Steifigkeit, Biegung infolge Temperatur) - Schiefe Biegung prismatischer Balken (Spannungen bei bekannten Hauptachsen im Schwerpunkt, Spannungen bei Biegung mit Zug (Druck)) - Allgemeine Spannungs- und Verzerrungszustände(Spannungsvektor, dreiachsiger Spannungszustand, Verschiebungen und Verzerrungen, HOOKEsches Gesetz, Arbeit, Verzerrungsarbeit und -energie) - Energiemethoden (stationärer Wert des gesamten Energiepotentials und des gesamten Ergänzungsenergiepotentials, Satz von CASTIGLIANO, Verfahren von RITZ) - Rotationssymmetrische Spannungszustände (Membrantheorie von Rotationsschalen, Kreiszylinder und Kreisscheiben, Kreisplatten) - Zusammenfassung der Grundgleichungen der Elastizitätstheorie (globale und lokale Impulsbilanzen und Gleichgewichtsbedingungen, kinematische Feldgleichungen, linear-elastische Stoffgleichungen, kinematische und kinetische Randbedingungen, Anfangsrandwertprobleme) Übungen Rechenübungen zur Vertiefung des Vorlesungsverständnisses, Schulung der Fertigkeiten für die Modellbildung und Entwicklung der Beurteilungsfähigkeit für statische, Festigkeits- und kinematisch-kinetische Probleme. Vorausgesetzte Kenntnisse Grundlagen der Technischen Mechanik (Statik/Festigkeitslehre, Kinematik/Kinetik), Grundlagen der Mathematik, Physik und Werkstoffe. Vorkurs Master-Studium Mechatronik - Seite 8 -

9 Studiengang: Elektrische und magnetische Felder zeitlicher Ablauf VÜP A: Prof. Dr.-Ing. habil. W. Schwarz Prof. Dr.-Ing. habil. R. Merker Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik Ziel des Lehrfaches Vermittlung von Grundlagenkenntnissen der Elektrotechnik und Elektronik und von Fertigkeiten zur Lösung elektrotechnischer und elektronischer Probleme als Basis für weiterführende Lehrfächer. Inhalt des Lehrfaches Vorlesungen - Grundbegriffe (Skalares und Vektorfeld) - Elektrisches Strömungsfeld (Stromdichte, Feldstärke, Potenzial, Widerstand, Leitwert, Leistungsdichte) - Elektrostatisches Feld (Feldstärke, Verschiebungsflussdichte, Potenzial, Kapazität, Elektrische Feldenergie und Kraftwirkungen im elektrostatischen Feld) - Magnetisches Feld (Durchflutungsgesetz, magnetische Spannung, magnetische Feldstärke, magnetischer Fluss und magnetische Flussdichte, magnetische Kreise, Induktivität, Induktionsgesetz, Ruhe- und Bewegungsinduktion, Selbstund Gegeninduktion, Magnetische Feldenergie und Kraftwirkungen im Magnetfeld) Übungen - Berechnung elektrischer und magnetischer Felder - Berechnung von Widerstand, Kapazität, Induktivität - Berechnung induzierter Spannungen - Energie- und Kraftberechnung Voraussetzungen Grundlagen der Elektrotechnik, Mathematik Vorkurs Master-Studium Mechatronik - Seite 9 -