Modulhandbuch Master-Studiengang Technische Kybernetik Universität Stuttgart

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1 Modulhandbuch Master-Studiengang Technische Kybernetik Universität Stuttgart Erstellt von Marcus Reble Institut für Systemtheorie und Regelungstechnik Universität Stuttgart Pfaffenwaldring 9, Raum Stuttgart Telefon:

2 AB CD C E I. Makrostruktur... 3 Auszug aus der Prüfungsordnung (Besonderer Teil)... 4 II. Vertiefungsmodule Konzepte der Regelungstechnik Dynamik verteiltparametrischer Systeme Systemanalyse II Modellierung II Projektarbeit Technische Kybernetik Advanced Control I Nonlinear Control Robust Control Optimal Control Convex Optimization Advanced Control II III. Spezialisierungsmodule Spezialisierungsfächer AB C D E FBE C Systembiologie

3 F A A AE 3

4 B E E AE A A EE A AE C E Fachspezifische Bestimmungen für den Masterstudiengang Technische Kybernetik 1 Die Masterprüfung im Studiengang Technische Kybernetik (1) Die Masterprüfung besteht aus den in 2 Abs. 1 dieser Anlage der Prüfungsordnung aufgeführten Modulprüfungen, einem im Allgemeinen Teil dieser Prüfungsordnung geregelten Industriepraktikum und der ebenfalls im Allgemeinen Teil dieser Prüfungsordnung geregelten Masterarbeit. Das Lehrangebot erstreckt sich über alle 4 Fachsemester. (2) Die Studierenden müssen Pflichtmodule im Umfang von 27 Leistungspunkten, Wahlpflichtmodule im Umfang von 24 Leistungspunkten und Wahlmodule im Umfang von 27 Leistungspunkten belegen. Die einzelnen Module sind in 2 Abs. 1 dieser Anlage der Prüfungsordnung geregelt. (3) Im Rahmen der Wahlmodule ist ein Spezialisierungsfach zu wählen. Eine Liste der wählbaren Spezialisierungsfächer wird im Studienplan vom Prüfungsausschuss bekanntgegeben. Innerhalb des Spezialisierungsfaches sind Module im Umfang von 18 LP zu belegen. Nach Genehmigung durch den Prüfungsausschuss können hiervon bis zu 3 LP durch unbenotete erbracht werden. Mindestens 15 LP sind durch benotete zu erbringen. (4) Im Wahlpflicht- und im Wahlbereich legt die bzw. der Studierende ihre bzw. seine zu prüfenden Fächer in einem individuellen Übersichtsplan fest. Der Übersichtsplan besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil des Übersichtsplans besteht aus einer Aufstellung der Fächer im Wahlpflichtbereich und im Wahlfach Technische Kybernetik. Der zweite Teil des Übersichtsplans legt das gewählte Spezialisierungsfach und die darin zu prüfenden Fächer fest. Der Prüfungsausschuss erlässt darüber hinaus Regeln über die Gestaltung und Genehmigung des Übersichtsplans. 4

5 2 Übersicht über die Modulprüfungen im Masterstudiengang Technische Kybernetik (1) Die in 1 Abs. 1 und 2 dieser Anlage der Prüfungsordnung erwähnten Module sind nachfolgend aufgeführt: Nr. Modul Vertiefungsmodule 1 Konzepte der Regelungstechnik 2 Dynamik verteiltparametrischer Systeme Pflicht/ Wahl Semester Prüfung/Dauer P X PL 6 P X PL 6 Studienleistung Leistungspunkte 3 Systemanalyse II P X PL 6 4 Modellierung II P X PL 6 5 Mathematische W X X s. Abs Methoden der Kybernetik 6 Advanced Control I WP X PL 6 7 Advanced Control II WP X PL 6 8 Projektarbeit Regelungstechnik P X X USL 3 9 Industriepraktikum P X USL 12 Spezialisierungsmodule 10 Spezialisierungsfach W X X X s. Abs PL V PL USL PL USL LBP 11 Wahlfach Technische Kybernetik USL LBP W X X s. Abs. 4 9 Masterarbeit 12 Masterarbeit P X 30 (2) Im Modul Mathematische Methoden der Kybernetik sind im Umfang von 12 LP ein oder mehrere benotete Module aus dem Angebot der Studiengänge der Fakultät Mathematik und Physik zu wählen. Module, die bereits Gegenstand der Bachelorprüfung waren, können nicht gewählt werden. Für die Auswahl gilt 1 Abs. 4 dieser Anlage der Prüfungsordnung. Art und Umfang der Leistungserbringung richten sich nach den Prüfungsordnungen und Modulhandbüchern der Studiengänge, denen die Module entnommen sind, in der jeweils geltenden Fassung. Die Modulnote ergibt sich aus dem gewichteten Durchschnitt der Noten der einzelnen. Die Gewichtung der einzelnen ergibt sich aus den Leistungspunkten der einzelnen gewählten Module. Bei der Berechnung wird nur die erste Dezimalstelle hinter dem Komma berücksichtigt; alle weiteren Stellen werden ohne Rundung gestrichen (vgl. 15 im Allgemeinen Teil dieser Prüfungsordnung). Für die Bildung der Gesamtnote nach 25 Abs. 1 im Allgemeinen Teil dieser Prüfungsordnung wird für das Modul Mathematische Methoden der Kybernetik stets eine Gewichtung von 12 LP zugrunde gelegt, auch falls die Summe der gewählten Module den Umfang von 12 5

6 LP übersteigt. (3) Es ist ein Spezialisierungsfach auszuwählen, in dessen Rahmen Module im Umfang von 18 LP zu wählen sind. Für die Auswahl gilt 1 Abs. 4 dieser Anlage der Prüfungsordnung. Nach Genehmigung durch den Prüfungsausschuss können bis zu 3 LP durch unbenotete erbracht werden. Mindestens 15 LP sind durch benotete zu erbringen. Soweit Module aus anderen Studiengängen gewählt werden, die nicht Gegenstand des Modulhandbuches für den Masterstudiengang Technische Kybernetik sind, richten sich Art und Umfang der Leistungserbringung nach den Prüfungsordnungen und Modulhandbüchern der Studiengänge, denen die Module entnommen sind, in der jeweils geltenden Fassung. Die Note für das Spezialisierungsfach ergibt sich aus dem gewichteten Durchschnitt der Noten der einzelnen. Die Gewichtung der einzelnen ergibt sich aus den Leistungspunkten der einzelnen gewählten Module. Bei der Berechnung wird nur die erste Dezimalstelle hinter dem Komma berücksichtigt; alle weiteren Stellen werden ohne Rundung gestrichen (vgl. 15 im Allgemeinen Teil dieser Prüfungsordnung). Für die Bildung der Gesamtnote nach 25 Abs. 1 im Allgemeinen Teil dieser Prüfungsordnung wird für das Spezialisierungsfach stets eine Gewichtung von 18 LP zugrunde gelegt, auch falls die Summe der gewählten Module den Umfang von 18 LP übersteigt. (4) Im Wahlfach Technische Kybernetik sind im Umfang von 9 LP benotete Module aus dem Angebot der Universität Stuttgart zu wählen. Für die Auswahl gilt 1 Abs. 4 dieser Anlage der Prüfungsordnung. Art und Umfang der Leistungserbringung richten sich nach den Prüfungsordnungen und Modulhandbücher der Studiengänge, denen die Module entnommen sind, in der jeweils geltenden Fassung. Die Modulnote ergibt sich aus dem gewichteten Durchschnitt der Noten der einzelnen. Die Gewichtung der einzelnen ergibt sich aus den Leistungspunkten der einzelnen gewählten Module. Bei der Berechnung wird nur die erste Dezimalstelle hinter dem Komma berücksichtigt; alle weiteren Stellen werden ohne Rundung gestrichen (vgl. 15 im Allgemeinen Teil dieser Prüfungsordnung). Für die Bildung der Gesamtnote nach 25 Abs. 1 im Allgemeinen Teil dieser Prüfungsordnung wird für das Modul Wahlfach Technische Kybernetik stets eine Gewichtung von 9 LP zugrunde gelegt, auch falls die Summe der gewählten Module den Umfang von 9 LP übersteigt. Erläuterungen: 1. Erläuterung der Abkürzungen: P = Pflichtmodul; W = Wahlmodul; WP = Wahlpflichtmodul V = Vorleistung; USL = unbenotete Studienleistung; PL= Prüfungsleistung; S = schriftliche Prüfung; M = mündliche Prüfung; LBP = lehrveranstaltungsbegleitende Prüfung 2. Die Semester, in denen das Modul abgelegt werden soll, sind durch ein x gekennzeichnet. 3. Ist in der Spalte Prüfung/Dauer nur PL angegeben bzw. die Dauer der Prüfung nicht geregelt, so sind Art und Umfang der Prüfung im Modulhandbuch geregelt. 4. Ist in der Spalte Prüfung/Dauer LBP angegeben, werden Art und Umfang der Prüfung durch den Lehrenden zu Beginn des Semesters bekannt gegeben. 5. Setzt sich ein Modul aus mehreren Studien- und/oder zusammen, sind die Leistungspunkte, die auf die Teilleistungen entfallen, in der jeweiligen Spalte in Klammern angegeben. 6. Module, die im Bachelorstudium erfolgreich absolviert wurden, können im Masterstudium nicht mehr gewählt werden. 6

7 F A C E 7

8 F B E AE D C E Modulbeschreibung Stand: Modulname (Deutsch) Konzepte der Regelungstechnik Modulname (Englisch) Concepts of Automatic Control 2 Modulkürzel Leistungspunkte (LP) 6 4 Semesterwochenstunden (SWS) 6,0 5 Moduldauer 1 (Anzahl der Semester) 6 Turnus jedes 2. Semester, WS 7 Sprache deutsch 8 Modulverantwortliche/r Prof. Frank Allgöwer, Institut für Systemtheorie und Regelungstechnik, Pfaffenwaldring 9, Stuttgart Tel allgower@ist.uni-stuttgart.de 9 Dozenten Prof. Frank Allgöwer 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum Technische Kybernetik Master, Vertiefungsmodul, Pflicht, Sem. Maschinenbau Master, Vertiefungsmodul, Pflichtmodul mit Wahlmöglichkeit: Gruppe Produktion, Sem. Maschinenbau Master, Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Regelungstechnik, Kernfach, Wahl, Sem. Verfahrenstechnik Master, Spezialisierungsmodul, Wahlpflicht, 1 11 Voraussetzungen Grundkenntnisse der mathematischen Beschreibung dynamischer Systeme, der Analyse dynamischer Systeme und der Regelungstechnik, wie sie z.b. in den folgenden B.Sc. Modulen an der Universität Stuttgart vermittelt werden: Systemdynamik Einführung in die Regelungstechnik 12 Lernziele Der Studierende hat Kenntnisse in weiterführenden Konzepten der Regelungstechnik, die moderne Methoden des Reglerentwurfs und der systhemtheoretischen Analyse lehren, welche für die praktische Lösung regelungstechnischer Probleme wichtig sind. Insbesondere hat der Studierende Kenntnisse in den Bereichen der robusten, nichtlinearen und optimalen Regelung. 13 Inhalt Robuste Regelung Nichtlineare Regelung Optimale Regelung 8

9 14 Literatur/Lernmaterialien Lehrveranstaltungen und Lehrformen 15 Lehrveranstaltungen und Lehrformen (Englisch) 16 Abschätzung des Arbeitsaufwandes Konzepte der Regelungstechnik, Vorlesung, 3,0 SWS Konzepte der Regelungstechnik, Übung, 1,0 SWS Konzepte der Regelungstechnik, Gruppenübung, 2,0 SWS Konzepte der Regelungstechnik, lecture, 3,0 SWS Konzepte der Regelungstechnik, exercise, 1,0 SWS Konzepte der Regelungstechnik, group exercise, 2,0 SWS Präsenzzeit: 63 Stunden Selbststudium: 117 Stunden Summe: 180 Stunden keine 17a (unbenotet) (Deutsch) none (unbenotet) (Englisch) Konzepte der Regelungstechnik, 1,0, schriftlich, 17b (benotet) (Deutsch) 120 min Concepts of Automatic Control, 1,0, written, 120 (benotet) (Englisch) min 18 Grundlage für... Weiterführende Regelungstechnikvorlesungen Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul Vergibt das Prüfungsamt 9

10 2. C E A C A AC D AE Modulbeschreibung Stand: 28. April Modulname (Deutsch) Dynamik verteiltparametrischer Systeme Modulname (Englisch) Distributed Parameter Systems 2 Modulkürzel Leistungspunkte (LP) 6 4 Semesterwochenstunden (SWS) 4,0 5 Moduldauer 1 (Anzahl der Semester) 6 Turnus jedes 2. Semester, SS 7 Sprache deutsch 8 Modulverantwortliche/r Prof. Dr.-Ing. Oliver Sawodny Institut für Systemdynamik Tel oliver.sawodny@isys.uni-stuttgart.de 9 Dozenten Prof. Dr.-Ing. Oliver Sawodny 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum Master Technische Kybernetik: Vertiefungsmodul Pflicht, 1. oder 2. Sem. Master Maschinenbau: Spezialisierungsfach Systemdynamik und Automatisierungstechnik, Kernfach, Sem. 11 Voraussetzungen Vorlesung Systemdynamik bzw. Systemdynamische Grundlagen der Regelungstechnik 12 Lernziele Die Studierenden können für verteiltparametrische Systeme geeignete Modellgleichungen formulieren und das System basierend auf dem verteiltparametrischen Ansatz analysieren und dessen allgemeine Lösung herleiten. 13 Inhalt Die Vorlesung behandelt grundlegende Verfahren zur Behandlung von Systemen mit verteilten Parametern. Es werden die gängigen Modellansätze eingeführt, analysiert und mittels geeigneter Ansätze gelöst. Im Mittelpunkt stehen Methoden zur Lösung von partiellen Differentialgleichungen mit Modal-Transformation Methode der Greenschen Funktion Produktansatz Charakteristikenverfahren 10 Die in der Vorlesung vermittelten Methoden werden in den Übungen anhand konkreter

11 Beispiele u. a. Wärmeleiter, Balkengleichung, Transportsystem und Wellengleichung erläutert. 14 Literatur/Lernmaterialien BUTKOVSKIY, A.G.: Green s Functions and Transfer Functions Handbook. John Wiley CURTAIN, R.F., ZWART, H.: An Introduction to Infinite Dimensional Linear Systems Theory, Springer BURG, K., Haf, H., WILLE, F.: Partielle Differentialgleichungen. Teubner, Lehrveranstaltungen und Lehrformen Lehrveranstaltungen und Lehrformen (Englisch) (noch ohne Nummer) Dynamik verteiltparametrischer Systeme Vorlesung, 2,0 SWS (noch ohne Nummer) Dynamik verteiltparametrischer Systeme, Übung, 2,0 SWS (no number yet) Dynamik verteiltparametrischer Systeme, lecture, 2,0 SWS (no number yet) Dynamik verteiltparametrischer Systeme, exercise 2,0 SWS 16 Abschätzung des Arbeitsaufwandes (unbenotet) (Deutsch) 17a (unbenotet) (Englisch) (benotet) (Deutsch) 17b (benotet) (Englisch) 18 Grundlage für... Präsenzzeit: 42 Stunden Selbststudium: 138 Stunden Summe: 180 Stunden keine none Dynamik verteiltparametrischer Systeme, 1,0, schriftlich, 120 Min. Distributed Parameter Systems, 1,0, written, 120 Min. Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Vergibt das Prüfungsamt Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul Anbieter (Fakultät oder Institut): Nutzer (Studiengang): 11

12 F E E Modulbeschreibung Stand Modulname (Untertitel) Systemanalyse II 2 Kürzel (z. B. x- Stellen für Studiengang) 07_7402_120 3 Leistungspunkte (LP) 6 4 Semesterwochenstunden (SWS) 4 SWS 5 Moduldauer (Anzahl der Semester) 1 Semester 6 Turnus Jedes 2. Semester, WS oder SS 7 Sprache deutsch 8 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Arnold Kistner, Institut für Angewandte und Experimentelle Mechanik, Pfaffenwaldring 9, Stuttgart, Tel.: , kistner@iam.uni-stuttgart.de 9 Dozenten Prof. Dr.-Ing. Cristina Tarin, Prof. Dr.-Ing. Oliver Sawodny 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum 11 Voraussetzungen 12 Lernziele 13 Inhalt Master Technische Kybernetik: Vertiefungsmodul, Pflicht, 1. oder 2. Sem. BSc in Technische Kybernetik oder vergleichbaren Studiengängen Studierende - sind mit den Grundlagen der Systemanalyse vertraut, - können das dynamische Verhal- ten von Systemen charakterisie- ren und beurteilen, - können das Wissen in die Syn- these von Systemen einbringen. Veranstaltung Dynamik ereignisdiskreter Systeme : Ereignisdiskrete Modelle, Sprachen und Automaten; Petri-Netze; Regelung von Auto- maten. Veranstaltung Modellierung und Identifikation dynamischer Systeme : Grundlegende Verfahren der theoretischen Modellbildung, wichtige Methoden zur Vereinfachung dynamischer Modelle; Identifikation parametrischer und 12

13 14 Literatur/Lernmaterialien Lehrveranstaltungen und Lehrformen Abschätzung des Arbeitsaufwandes 17 Studien- und 18 Grundlage für... nichtparametrischer Modelle; klassische Identifikationsverfahren für kennwertlineare Probleme, numerische Optimierung zur Parameterschätzung bei verallgemeinerten nichtlinearen Problemen; Fallstudien mittels der Identification Toolbox von Matlab. Dynamik ereignisdiskreter Systeme : wird in der Vorlesung bekannt gegeben. Modellierung und Identifikation dynamischer Systeme : Vorlesungsumdrucke; Nelles: Nonlinear System Identification: from Classical Approaches to Neural Networks and Fuzzy Models, Springer, 2001; Pentelon/Schoukens: System Identification: a Frequency Domain Approach, IEEE, Es muss einer der folgenden Blöcke gewählt werden: Block 1: Dynamik ereignisdiskreter Systeme, Vorlesung mit Übungen (4 SWS), 6 LP, Block 2: Modellierung und Identifikation dynamischer Systeme, Vorlesung mit Übungen (4 SWS), 6 LP. Arbeitsbelastung von 10 Stunden pro Woche während der Vorlesungszeit (Präsenzzeit 3 Stunden, Vor- /Nachbereitungzeit 7 Stunden) (insgesamt 14 Wochen), zusätzlich 40 Stunden für die Prüfungsvorbereitung, Summe 180 Stunden. schriftliche Prüfung von 120 Minuten Dauer bei Block 1, mündliche Prüfung von 40 Minuten Dauer bei Block 2. Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen 13

14 Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul (von / nach) von:--- nach:--- 14

15 F C A E E Modulbeschreibung Stand: 4. Juni Modulname (Deutsch) Modellierung II Modulname (Englisch) Modelling II 2 Modulkürzel Leistungspunkte (LP) 6 4 Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer 1 (Anzahl der Semester) 6 Turnus jedes 2. Semester, WS oder SS (je nach Veranstaltung/Block) 7 Sprache deutsch 8 Modulverantwortliche/r apl. Prof. Dr.-Ing. habil. M. Hanss, Institut f r Angewandte und Experimentelle Mechanik (IAM), hanss@iam.uni-stuttgart.de Tel.: 0711 / Dozenten Lothar Gaul Ulrich Nieken Nicole Radde Peter Eberhard Albrecht Eiber 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum Master Technische Kybernetik: Vertiefungsmodul, Pflicht, 1. oder 2. Sem. 11 Voraussetzungen Aus den angebotenen Veranstaltungen (Block 1, 2, 3 oder 4) muss eine Veranstaltung gewählt werden. Diese darf nicht bereits im Rahmen des Moduls Modellierung I (BSc Technische Kybernetik) gewählt worden sein. 12 Lernziele Der Studierende ist mit den prinzipiellen Grundlagen der Modellbildung vertraut beherrscht (je nach gewähltem Block) speziell die Modellierung mechanischer, verfahrenstechnischer, biologischer oder mechatronischer Systeme kann Wissen in die Modellierung von Systemen einbringen 13 Inhalt Block 1, Veranstaltung Dynamik mechanischer Systeme : 15 Vektoren und Tensoren: Vektoren, Satz von Euler, Begriff des Tensors. Kinematik: Kinematik des Punktes mit Polarund Bahnkoordinaten, Kinematik des starren Körpers, Kardan-Winkel, Euler Parameter, Quaternionen, Relativkinematik mit Euler'sche- Differentationsregel und Poisson'sche Differentialgleichung.

16 Kinetik: Impulssatz, Kinetik der Relativbewegung, Drallsatz, Drallsatz für den starren Körper, Trägheitstensor, kinetische Energie, Kreisel. Analytische Mechanik: d'alembert'sches Prinzip in der Lagrange'schen Fassung, Klassifikation von Bindungen in mechanischen Systemen, Prinzip von d'alembert, d'alembert'sches Prinzip für den starren Körper, Lagrange'sche Gleichungen 2. Art, Herleitung aus dem Prinzip von d'alembert, Berechnung von Reaktionen und Schnittgrößen, Lagrange'sche Gleichungen mit holonomen und nicht-holonomen Nebenbedingungen. Variationsrechnung: Prinzip von Hamilton, Ritzund Galerkin-Verfahren. Block 2, Veranstaltung Modellierung verfahrenstechnischer Prozesse : Aufstellen der Bilanzgleichungen für Masse, Energie und Impuls unter Berücksichtigung aller relevanten physikalischen undd chemischen Phänomenen und unter Einbeziehung der Mehrstoffthermodynamik. Strukturierte Modellierung ideal durchmischter und örtlich verteilter Systeme, Methoden zur Modellvereinfachung. Analyse der nichtlinearen Dynamik verfahrenstechnischer Systeme. Das Vorgehen wird an Beispielen aus Reaktions- und Stofftrenntechnik illustriert. Grundlagen und Anwendung der Mehrstoffthermodynamik werden zu Beginn rekapituliert. Block 3, Veranstaltung Dynamik biologischer Systeme : Einführung in nichtlineare dynamische Phänomene anhand biologischer Beispiele. Modellierung und Analyse von biochemischen und Stoffwechselnetzwerken. Kodimension-1 Bifurkationen. Biochemische Oszillatoren in 2D und höheren Dimensionen, Relaxationsoszillatoren, Robustheit durch Zeitverzögerungen Block 4, Veranstaltung Modellierung und 16

17 Simulation in der Mechatronik Einführung und Übersicht Grundgleichungen mechanischer Systeme Sensorik, Signalverarbeitung, Aktorik Regelungskonzepte Numerische Integration Signalanalyse Ausgewählte Schwingungssysteme, Freie Schwingungen, Erzwungene Schwingungen Experimentelle Modalanalyse Anwendungen 14 Literatur/Lernmaterialien Dynamik mechanischer Systeme : Vorlesungsskript. Weitere Literatur wird in der Vorlesung bekannt gegeben. Modellierung verfahrenstechnischer Prozesse : Vorlesungsskript, Empfohlene Bücher: - Bird, Stewart, Lightfoot. Transport Phenomena, John Wiley. New York. - Stephan, Mayinger. Thermodynamik Band 2, 12. Auflage.Springer. Berlin. Dynamik biologischer Systeme : Vorlesungsskript. Weitere, ergänzende Literatur wird in der Vorlesung bekannt gegeben. Modellierung und Simulation in der Mechatronik Vorlesungsmitschrieb Vorlesungsunterlagen des ITM Ergänzende Literatur: Heimann, B.; Gerth, W.; Popp, K.: Mechatronik. Leipzig: Fachbuchverlag Leipzig 2007 Isermann, R.: Mechatronische Systeme: Grundlagen. Berlin: Springer

18 Lehrveranstaltungen und Lehrformen Vorlesung Modellierung II Block 1: Dynamik mechanischer Systeme, 3,0 SWS Übung Modellierung II Block 1: Dynamik mechanischer Systeme, 1,0 SWS Vorlesung Modellierung II Block 2: Modellierung verfahrenstechnischer Prozesse, 3,0 SWS Übung Modellierung II Block 2: Modellierung verfahrenstechnischer Prozesse, 1,0 SWS Vorlesung Modellierung II Block 3: Dynamik biologischer Systeme, 3,0 SWS Übung Modellierung II Block 3: Dynamik biologischer Systeme, 1,0 SWS 15 Vorlesung Modellierung II Block 4: Modellierung und Simulation in der Mechatronik, 3,0 SWS Übung Modellierung II Block 4: Modellierung und Simulation in der Mechatronik, 1,0 SWS Lehrveranstaltungen und Lehrformen (Englisch) Lecture Modelling II Block 1: Dynamik mechanischer Systeme, 3,0 Exercise Modelling II Block 1: Dynamik mechanischer Systeme, 1,0 Lecture Modelling II Block 2: Modellierung verfahrenstechnischer Prozesse, 3,0 Exercise Modelling II Block 2: Modellierung verfahrenstechnischer Prozesse, 1,0 Lecture Modelling II Block 3: Dynamik biologischer Systeme, 3,0 Exercise Modelling II Block 3: Dynamik biologischer Systeme, 1,0 Lecture Modelling II Block 4: Modeling and Simulation in Mechatronics, 3,0 Exercise Modelling II Block 4: Modeling and Simulation in Mechatronics, 1,0 16 Abschätzung des Arbeitsaufwandes Präsenzzeit: 42 Stunden Selbststudium: 138 Stunden Summe: 180 Stunden 17a (unbenotet) (Deutsch) keine 18

19 17b (unbenotet) (Englisch) (benotet) (Deutsch) none Schriftliche Prüfung von 120 Minuten Dauer nach Vorlesungsende für Block 1,2 oder 3, schriftliche Prüfung von 90 min oder mündliche Prüfung von 30 min für Block 4 (benotet) (Englisch) 18 Grundlage für... written exam of 90 minutes of oral exam of 30 minutes for block 4 Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Vergibt das Prüfungsamt Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul Anbieter (Fakultät oder Institut): Nutzer (Studiengang): 19

20 F A A C E D C D E A C E Modulbeschreibung Stand: Modulname (Deutsch) Projektarbeit Regelungstechnik Modulname (Englisch) Project Automatic Control 2 Modulkürzel Leistungspunkte (LP) 3 4 Semesterwochenstunden (SWS) 2,0 5 Moduldauer 2 (Anzahl der Semester) 6 Turnus jedes 2. Semester, WS/SS 7 Sprache deutsch 8 Modulverantwortliche/r Prof. Frank Allgöwer, Institut für Systemtheorie und Regelungstechnik, Pfaffenwaldring 9, Stuttgart Tel allgower@ist.uni-stuttgart.de 9 Dozenten Prof. Frank Allgöwer 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum Technische Kybernetik Master, Vertiefungsmodul, Pflicht, Sem. 11 Voraussetzungen Besuch der Vorlesung Konzepte der Regelungstechnik 12 Lernziele Die Studierenden sind in der Lage, theoretische Konzepte der Regelungstechnik anzuwenden und in der Praxis umzusetzen. 13 Inhalt Beispiele: Reglerentwurf: Es sollen verschiedene Reglerentwurfsmethoden an einem Helikoptersystem getestet werden. Hierbei sollen zunächst die gewünschte Regelstrategie und die Regelkreisspezifikationen festgelegt werden. Darauf aufbauend sollen mit Hilfe von den Studierenden bekannten theoretischen Konzepten zum Reglerentwurf verschiedene Regler berechnet werden. Etc. 14 Literatur/Lernmaterialien Praktikums-Unterlagen sowie Unterlagen zum Projektwettbewerb Lunze, J., Regelungtechnik I, Springer Lehrveranstaltungen und Lehrformen Praktikum Konzepte der Regelungstechnik, 1,5 SWS Projekt Konzepte der Regelungstechnik, 0,5 SWS 20

21 Lehrveranstaltungen und Lehrformen (Englisch) 16 Abschätzung des Arbeitsaufwandes 17a (unbenotet) (Deutsch) (unbenotet) (Englisch) (benotet) (Deutsch) 17b (benotet) (Englisch) 18 Grundlage für... Laboratory Concepts of Automatic Control, 1,5 SWS Project Concepts of Automatic Control, 0,5 SWS Präsenzzeit: 30 Stunden Selbststudium: 60 Stunden Summe: 90 Stunden USL. Art und Umfang der USL werden jeweils zu Beginn des Praktikums und des Projektwettbewerbs bekannt gegeben. Course certificate. Type and scope of the course certificate will be published at the beginning of the Laboratory and the Project Competition. keine none Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul 21

22 F D E A E E C AE A E Nonlinear Control 1 Modulname (Deutsch) Nonlinear Control Modulname (Englisch) Nonlinear Control 2 Modulkürzel Leistungspunkte (LP) 6 4 Semesterwochenstunden (SWS) 4,0 5 Moduldauer 1 (Anzahl der Semester) 6 Turnus jedes 2. Semester, SS Stand: 09. April Sprache Englisch 8 Modulverantwortliche/r Prof. Frank Allgöwer Institut für Systemtheorie und Regelungstechnik Pfaffenwaldring Stuttgart allgower@ist.uni-stuttgart.de 9 Dozenten Prof. Frank Allgöwer 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum Verfahrenstechnik Master, Spezialisierungsmodul, Wahlpflicht, 3 Maschinenbau Master, Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Regelungstechnik, Ergänzungsfach, Wahl, Sem. Technische Kybernetik Master, Vertiefungsmodul (Advanced Control), Wahlpflicht, Sem. Mathematik Master 11 Voraussetzungen Vorlesung: Konzepte der Regelungstechnik 12 Lernziele The student 22 knows the mathematical foundations of nonlinear control, has an overview of the properties and characteristics of nonlinear control systems, is trained in the analysis of nonlinear systems with respect to system-theoretical properties, knows modern nonlinear control design principles, is able to apply modern control design methods to practical problems,

23 has deepened knowledge, enabling him to write a scientific thesis in the area of nonlinear control and systems-theory. 13 Inhalt Course Nonlinear Control : Mathematical foundations of nonlinear systems, properties of nonlinear systems, non-autonomous systems, Lyapunov stability, ISS, Input/Output stability, Control Lyapunov Functions, Backstepping, Dissipativity, Passivity, and Passivity based control design. 14 Literatur/Lernmaterialien Khalil, H.: Nonlinear Systems, Prentice Hall, 2000 Lehrveranstaltungen und Lehrformen 15 Lehrveranstaltungen und Lehrformen (Englisch) 16 Abschätzung des Arbeitsaufwandes (unbenotet) (Deutsch) 17a (unbenotet) (Englisch) (benotet) (Deutsch) 17b (benotet) (Englisch) 18 Grundlage für Nonlinear Control, Vorlesung, 4,0 SWS Nonlinear Control, Vorlesung, 4,0 SWS Präsenzzeit: 42 Stunden Selbststudium: 138 Stunden Summe: 180 Stunden Keine None Nonlinear Control, 1,0, schriftlich 120 min oder mündlich 40 min. Nonlinear Control, 1,0, written 120 min or oral 40 min. Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul 23

24 E A E Modulbeschreibung Erläuterung Stand: Robust Control 1 Modulname (Deutsch) Robust Control Modulname (Englisch) Robust Control 2 Kürzel (z. B. x- Stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) 6 4 Semesterwochenstunden (SWS) 4,0 5 Moduldauer (Anzahl der Semester) 1 6 Turnus jährlich 7 Sprache Englisch 8 Modulverantwortlicher Prof. Frank Allgöwer Institut für Systemtheorie und Regelungstechnik Pfaffenwaldring Stuttgart allgower@ist.uni-stuttgart.de 9 Dozenten Prof. Frank Allgöwer Prof. Carsten Scherer 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum Verfahrenstechnik Master, Spezialisierungsmodul, Wahlpflicht, 2 Maschinenbau Master, Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Regelungstechnik, Ergänzungsfach, Wahl, Sem. Technische Kybernetik Master, Vertiefungsmodul (Advanced Control), Wahlpflicht, Sem. Mathematik Master 11 Voraussetzungen Vorlesung: Konzepte der Regelungstechnik oder Vorlesung: Lineare Kontrolltheorie 12 Lernziele The students are able to mathematically describe uncertainties in dynamical systems and to analyze stability and performance of uncertain systems. The students are familiar with different modern robust controller design methods for uncertain systems and can apply their knowledge to a specified project. 24

25 13 Inhalt Selected mathematical background for robust control Introduction to uncertainty descriptions (unstructured uncertainties, structured uncertainties, parametric uncertainties,...) The generalized plant framework Robust stability and performance analysis of uncertain dynamical systems Structured singular value theory Theory of optimal H-infinity controller design Application of modern controller design methods (H-infinity control and musynthesis) to concrete examples 14 Literatur/Lernmaterialien C. Scherer, Theory of Robust Control, Lecture Notes. 15 Lehrveranstaltungen und Lehrformen Robust Control, Vorlesung und Übung, 4,0 SWS Lehrveranstaltungen und Lehrformen Robust Control, lecture and (Englisch) 16 Abschätzung des Arbeitsaufwandes 17a Studienleistung (unbenotet) (Deutsch) Studienleistung (unbenotet) (Englisch) 17b Prüfungsleistung (benotet) (Deutsch) Prüfungsleistung (benotet) (Englisch) exercises, 4,0 SWS Präsenzzeit: 42 h Selbststudiumszeit / Nacharbeitszeit: 138 h Summe: 180 h Keine None Robust Control, 1,0, schriftlich, 120min oder mündlich, 40min Robust Control, 1,0, written, 120min or oral, 40min 18 Grundlage für... Vorlesung: Linear Matrix Inequalities in Control Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul (von / nach) von: nach: 25

26 C E A E 26 Optimal Control Stand Modulname (Deutsch) Optimal Control Modulname (Englisch) Optimal Control 2 Kürzel Leistungspunkte (LP) 6 4 Semesterwochenstunden (SWS) 4 SWS 5 Moduldauer (Anzahl der Semester) 1 Semester 6 Turnus Jedes 2.Semester, SS 7 Sprache Englisch 8 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Christian Ebenbauer Institut für Systemtheorie und Regelungstechnik Tel.: ce@ist.uni-stuttgart.de 9 Dozenten Prof. Dr.-Ing. Christian Ebenbauer 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum 11 Voraussetzungen 12 Lernziele 13 Inhalt Technische Kybernetik Master, Vertiefungsmodul (Advanced Control), Wahlpflicht, Sem. Automatisierungstechnik Master, E, SS Maschinenbau Master, Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Regelungstechnik, Ergänzungsfach, Wahl, Sem. Verfahrenstechnik Master, Spezialisierungsmodul, Wahlpflicht 2 The students are able to solve static and dynamic optimization problems (optimal control problems) both analytically and numerically, and have some basic knowledge about nonlinear model predictive control. The students can apply their knowledge on a specified project. The goal of the lecture is threefold: Understanding of the key characteristics of nonlinear static and dynamic optimization problems. Communication of both analytic and numeric solution methods for such problems. Derivation of optimal control strategies for nonlinear systems. In the first part of the lecture analytic and numeric solution methods for static optimization problems are presented and illustrated via simple examples. The main part of the lecture focuses on solution approaches for nonlinear optimal control problems including the following topics: Dynamic Programming Hamilton-Jacobi-Bellman Theory Calculus of Variations Pontryagin Maximum Principle Model Predictive Control Numerical Algorithms Application examples from various fields such as chemical

27 engineering, robotics and aeronautics. The exercises contain a group work mini project in which the students apply their knowledge to solve the given specified optimal control problem in a predefined time period. Vollständiger Tafelanschrieb, teilweise Vorlesungsunterlagen. Material für die Übungen wird in den Übungen ausgeteilt. 14 Literatur/Lernmaterialien D. Bertsekas: Dynamic Programming and Optimal Control, Athena Scientific, Vol1&2, 2005,2007. H. Sagan: Introduction to the Calculus of Variations, Dover A. Brassan and B. Piccoli: Introduction to Mathematical Control Theory, AMS, a 17 b Lehrveranstaltungen und Lehrformen Abschätzung des Arbeitsaufwandes (unbenotet) (Deutsch) (unbenotet) (Englisch) (benotet) (Deutsch) (benotet) (Englisch) 18 Grundlage für... Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul I.M. Gelfand and S.V. Fomin: Calculus of Variations, Dover, Vorlesung Optimal Control, 4,0 SWS Präsenzzeit: 42 h Selbststudiumszeit / Nacharbeitszeit: 138 h Summe: 180 h keine none Optimal Control, 1.0, schriftlich 120 min oder mündlich 40 min. Optimal Control, 1.0, written 120 min or oral 40 min. von: nach: 27

28 E C CB C E Modulbeschreibung Modulname (Deutsch) Convex Optimization 1 Modulname (Englisch) Convex Optimization 2 Modulkürzel Stand: Leistungspunkte (LP) 6 4 Semesterwochenstunden (SWS) 4 5 Moduldauer 1 (Anzahl der Semester) 6 Turnus Jedes 2. Semester, WiSe 7 Sprache Englisch 8 Modulverantwortliche/r Prof. Dr.-Ing. Christian Ebenbauer Institut für Systemtheorie und Regelungstechnik Tel.: ce@ist.uni-stuttgart.de 9 Dozenten Prof. Dr.-Ing. Christian Ebenbauer 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum Kybernetik Master, Vertiefungsmodul (Advanced Control), Wahlpflicht, 2.-3 Sem. Maschinenbau Master, Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Regelungstechnik, Ergänzungsfach, Wahl, Sem. Automatisierungstechnik/Mechatronic Master, E, WS Verfahrenstechnik (M.Sc.), Spezialisierungssmodul, Wahlpflicht 3 11 Voraussetzungen 12 Lernziele The students obtain a solid understanding of basic convex analysis and convex optimization theory. In particular, they obtain a solid knowledge of linear and semi-definite programming, duality theory and relaxation techniques. They can apply this knowledge to various optimization problems in engineering. 13 Inhalt Linear programming Semidefinite programming Linear matrix inequalities Duality theory Relaxation techniques Polynomial optimization Interior-point methods Applications 14 Literatur/Lernmaterialien Vollständiger Tafelanschrieb, Handouts, Buch: Convex Optimization (S. Boyd), Material für (Rechner-)Übungen wird in den Übungen ausgeteilt 28

29 Lehrveranstaltungen und Lehrformen 15 Lehrveranstaltungen und Lehrformen (Englisch) 16 Abschätzung des Arbeitsaufwandes Vorlesung Convex Optimization, 4,0 SWS Course Convex Optimization, 4,0 SWS Präsenzzeit: 42 Stunden Selbststudium: 138 Stunden Summe: 180 Stunden (unbenotet) (Deutsch) 17a (unbenotet) (Englisch) (benotet) (Deutsch) 17b (benotet) (Englisch) 18 Grundlage für... keine none Convex Optimization, 1,0, schriftlich 120 min oder mündlich 40 min. Convex Optimization, 1,0, written 120 min or oral 40 min. Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Vergibt das Prüfungsamt Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul Anbieter (Fakultät oder Institut): Nutzer (Studiengang): 29

30 F D E A E E Siehe Advanced Control I 30

31 F BC C C A E 31

32 F BC C C A D AE C D E E Zugeordnete Module: Optische Informationsverarbeitung Digitale Fotografie und Farbmetrik Grundlagen der Technischen Optik Optik dünner und nanostrukturierter Schichten Einführung in das Optik-Design Grundlagen der Laserstrahlquellen D C D E C E Zugeordnete Module: Modellierung und Simulation in der Mechatronik Biomechanik Fahrzeugdynamik Flexible Mehrkörpersysteme Mehrkörperdynamik Optimierung Mechanischer Systeme Praktikum Technische Dynamik C C E Zugeordnete Module: Introduction to Systems Biology?????????? Systems Theory in Systems Biology Bioinformatik und Biostatistik I Metabolic Engineering Prinzipien der Stoffwechselregulation Bioreaktionstechnik Bioanalytik in der Systembiologie 32

33 Modulbeschreibung 1 Modulname (Deutsch) Optische Informationsverarbeitung Modulname (Englisch) Optical Data Processing 2 Modulkürzel Leistungspunkte (LP) 6 4 Semesterwochenstunden (SWS) 4,0 5 Moduldauer 1 (Anzahl der Semester) 6 Turnus jedes 2. Semester, SS 7 Sprache deutsch 8 Modulverantwortliche/r Prof. Dr. Wolfgang Osten Institut für Technische Optik osten@ito.uni-stuttgart.de 9 Dozenten Prof. Dr. Wolfgang Osten Stand: 30. April Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum Maschinenbau Master, Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Technische Optik, Kernfach, Pflicht, 2.Semester Technische Kybernetik Master, Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Optische Systeme, Kernfach, Pflicht, 1.-2.Semester 11 Voraussetzungen 12 Lernziele Die Studierenden erkennen die physikalischen Grundlagen der Propagation und Beugung von Licht mittels (skalarer) Wellenoptik verstehen die Herleitung der optischen Phänomene Interferenz und Beugung aus den Maxwell-Gleichungen kennen die Grundlagen der Fourieroptischen Beschreibung optischer Systeme sowie die mathematischen Grundlagen der Fouriertransformation und wichtiger, sich daraus ergebender Resultate (z.b. Sampling Theorem). verstehen kohärente und inkohärente Abbildungen und ihre moderne Beschreibung mittels der optischen Transferfunktion kennen typische Aufbauten der optischen Informationsverarbeitung (insbesondere Filterung, Korrelation, Holografie) und sind in

34 der Lage, diese mathematisch zu beschreiben. kennen die Grundlagen der Kohärenz verstehen den Zusammenhang zwischen digitaler und analog-optischer Bildverarbeitung kennen die grundsätzlich eingesetzten Bauelemente für informationsverarbeitende optische Systeme. 13 Inhalt Fourier-Theorie der optischen Abbildung Fouriertransformation Eigenschaften linearer physikalischer Systeme Grundlagen der Beugungstheorie Kohärenz Fouriertransformationseigenschaften einer Linse Frequenzanalyse optischer Systeme Holografie und Speckle Spektrumanalyse und optische Filterung Lichtquellen, Lichtmodulatoren, Detektoren, computergenerierte Hologramme, Optische Prozessoren/Computer, Optische Mustererkennung, Optische Korrelation Digitale Bildverarbeitung Grundbegriffe Bildverbesserung Bildrestauration, Bildsegmentierung, Bildanalyse Anwendungen 14 Literatur/Lernmaterialien Manuskript der Vorlesung Lauterborn: Kohärente Optik Goodman: Introduction to Fourier Optics 15 Lehrveranstaltungen und Lehrformen Lehrveranstaltungen und Lehrformen (Englisch) Optische Informationsverarbeitung, Vorlesung, 2,0 SWS Optische Informationsverarbeitung, Übung, 2,0 SWS Optische Informationsverarbeitung, lecture, 2,0 SWS Optische Informationsverarbeitung, exercise, 2,0 SWS 16 Abschätzung des Arbeitsaufwandes Präsenzzeit: Selbststudium: 42 Stunden 138 Stunden

35 Summe: 180 Stunden 17a 17b (unbenotet) (Deutsch) (unbenotet) (Englisch) (benotet) (Deutsch) (benotet) (Englisch) keine none Optische Informationsverarbeitung, 1,0, mündlich, 40 min Optische Informationsverarbeitung, 1,0, oral, 40 min 18 Grundlage für... Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Vergibt das Prüfungsamt Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul Anbieter (Fakultät oder Institut): Nutzer (Studiengang):

36 Modulbeschreibung Stand: 30. April Modulname (Deutsch) Digitale Fotografie und Farbmetrik Modulname (Englisch) Digital Photography and Color Metric 2 Modulkürzel Leistungspunkte (LP) 3 4 Semesterwochenstunden (SWS) 2,0 5 Moduldauer 1 (Anzahl der Semester) 6 Turnus jedes 2. Semester, SS 7 Sprache deutsch 8 Modulverantwortliche/r Dr. Karl Lenhardt karl.lenhardt@online.de 9 Dozenten Dr. Karl Lenhardt 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum Maschinenbau Master, Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Technische Optik, Ergänzungsfach, Wahl, 1.-2.Semester Technische Kybernetik Master, Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Optische Systeme, Ergänzungsfach, Wahl, Semester 11 Voraussetzungen 12 Lernziele Die Studierenden kennen die physikalischen Grundlagen der optoelektronischen Bildaufnahme und die Anforderungen an die Bildqualität können grundsätzlich die Physiologie der menschlichen Farbwahrnehmung erklären verstehen die Systematik verschiedener Farbsysteme können Farbmesssysteme beurteilen kennen verschieden Methoden der Farbdarstellung bei Farbdisplays und Farbausdrucken 13 Inhalt Physiologie der Farbwahrnehmung Dreidimensioneller Farbraum Normvalenzsystem und Spektralfarbenzug Heringsches Gegenfarbenmodell Farbabstandsbewertung und Farbsysteme Informationstheoretische Betrachtungen HL-Bildwandler in der Stehbildfotografie

37 Farbmanagement in der digitalen Fotografie 14 Literatur/Lernmaterialien Manuskript der Vorlesung 15 Lehrveranstaltungen und Lehrformen Lehrveranstaltungen und Lehrformen (Englisch) Digitale Fotografie und Farbmetrik, Vorlesung, 2,0 SWS Digitale Fotografie und Farbmetrik, lecture, 2,0 SWS 16 Abschätzung des Arbeitsaufwandes Präsenzzeit: Selbststudium: Summe: 21 Stunden 69 Stunden 90 Stunden 17a 17b (unbenotet) (Deutsch) (unbenotet) (Englisch) (benotet) (Deutsch) (benotet) (Englisch) keine none Digitale Fotografie und Farbmetrik, 1,0, mündlich, 20 min Digitale Fotografie und Farbmetrik, 1,0, oral, 20 min 18 Grundlage für... Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Vergibt das Prüfungsamt Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul Anbieter (Fakultät oder Institut): Nutzer (Studiengang):

38 Modulbeschreibung Stand: 30. April Modulname (Deutsch) Grundlagen der Technischen Optik Modulname (Englisch) Fundamentals of Engineering Optics 2 Modulkürzel Leistungspunkte (LP) 6 4 Semesterwochenstunden (SWS) 4 5 Moduldauer 1 (Anzahl der Semester) 6 Turnus "jedes 2. Semester, WS" 7 Sprache deutsch 8 Modulverantwortliche/r Prof. Dr. Wolfgang Osten Institut für Technische Optik osten@ito.uni-stuttgart.de 9 Dozenten Prof. Dr. Wolfgang Osten Erich Steinbeißer Holger Gilbergs 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum Maschinenbau Bachelor: Wahlbereich (Kompetenzfeld 1 oder 2) Maschinenbau Master: Vertiefungsmodul Maschinenbau Master: Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Technische Optik, Kernfach Technologiemanagement Bachelor: Kompetenzfeld 2 Mechatronik Bachelor : Wahlbereich II Technische Kybernetik Master, Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Optische Systeme, Ergänzungsfach, Wahl, Semester 11 Voraussetzungen HM 1 HM 3, Experimentalphysik 12 Lernziele Die Studierenden erkennen die Möglichkeiten und Grenzen der abbildenden Optik auf Basis des mathematischen Modells der Kollineation sind in der Lage, grundlegende optische Systeme zu klassifizieren und im Rahmen der Gaußschen Optik zu berechnen verstehen die Grundzüge der Herleitung der optischen Phänomene Interferenz und Beugung aus den Maxwell-Gleichungen können die Grenzen der optischen Auflösung definieren können grundlegende optische Systeme (wie

39 z.b. Mikroskop, Messfernrohr und Interferometer) einsetzen und bewerten 13 Inhalt optische Grundgesetze der Reflexion, Refraktion und Dispersion; Kollineare (Gaußsche) Optik; optische Bauelemente und Instrumente; Wellenoptik: Grundlagen der Beugung und Auflösung; Abbildungsfehler; Strahlung und Lichttechnik 14 Literatur/Lernmaterialien Manuskript aus Powerpointfolien der Vorlesung; Übungsblätter; Formelsammlung; Sammlung von Klausuraufgaben mit Lösungen; Literatur: Gross: Handbook of Optical Systems Vol.1, Fundamentals of Technical Optics, 2005 Haferkorn: Optik, Wiley, 2002 Hecht: Optik, Oldenbourg, 2005 Kühlke: Optik, Harri Deutsch, 2004 Pedrotti: Optik für Ingenieure, Springer, 2007 Schröder: Technische Optik, Vogel, 2007 Lehrveranstaltungen und Lehrformen 36418: Vorlesung Grundlagen der Technischen Optik, 2,0 SWS 36420: Übung Grundlagen der Technischen Optik, 2,0 SWS 36666: Praktikum Grundlagen der Technischen Optik /Angebot: 2 Versuche aus dem APMB 15 Lehrveranstaltungen und Lehrformen (Englisch) 36418: Lecture Grundlagen der Technischen Optik, 2,0 SWS 36420: Exercise Grundlagen der Technischen Optik, 2,0 SWS 36666: Practical course Grundlagen der Technischen Optik / Angebot: 2 Versuche aus dem APMB 16 Abschätzung des Arbeitsaufwandes Präsenzzeit: 42 Stunden Selbststudium: 138 Stunden Summe: 180 Stunden keine 17a (unbenotet) (Deutsch) none (unbenotet) (Englisch) Grundlagen der Technischen Optik, 1,0, 17b (benotet) (Deutsch) schriftlich, 120 min Grundlagen der Technischen Optik, 1,0, written, (benotet) (Englisch) 120 min 18 Grundlage für... empfohlene Grundlage für alle weiteren Fächer des Spezialisierungsmoduls Technisch Optik

40 Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform Powerpoint-Vorlesung mit zahlreichen Demonstrations-Versuchen, Übung: Notebook + Beamer, OH-Projektor, Tafel, kleine Hands-on Versuche gehen durch die Reihen 20 Bezeichnung der zugehörigen Vergibt das Prüfungsamt Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul Anbieter (Fakultät oder Institut): Nutzer (Studiengang):

41 Modulbeschreibung Stand: 30. April Modulname (Deutsch) Optik dünner und nanostrukturierter Schichten Modulname (Englisch) Polarization optics and nanostructured films 2 Modulkürzel Leistungspunkte (LP) 3 4 Semesterwochenstunden (SWS) 2,0 5 Moduldauer 1 (Anzahl der Semester) 6 Turnus jedes 2. Semester, SS 7 Sprache deutsch 8 Modulverantwortliche/r Dr. Karsten Frenner Institut für Technische Optik 0711/ frenner@ito.uni-stuttgart.de 9 Dozenten Dr. Karsten Frenner 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum Maschinenbau Master, Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Technische Optik, Ergänzungsfach, Wahl, 1.-2.Semester Technische Kybernetik Master, Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Optische Systeme, Ergänzungsfach, Wahl, Semester 11 Voraussetzungen 12 Lernziele Die Studierenden verstehen die Grundlagen der Polarisationsoptik beherrschen das Rechnen im Jones-/Müller- Formalismus können das Verhalten von polarisationsoptischen Bauteilen und Messverfahren erklären beschreiben die Grundlagen der Wechselwirkung von Licht mit Nanostrukturen können Simulationsprogramme zur Darstellung der wellenoptischen Wechselwirkung nutzen 13 Inhalt Polarisation des Lichtes Interferenz und Kohärenz Licht an Grenzflächen Wellenoptik am Computer Dünne Schichten - Herstellung und Anwendung Ellipsometrie dünner Schichten

42 Strukturierte Schichten Herstellung und Anwendung Mikroskopie und Ellipsometrie strukturierter Schichten Kristalloptik und elektrooptische Komponenten 14 Literatur/Lernmaterialien Manuskript der Vorlesung; Übungsblätter Lehrveranstaltungen und Optik dünner und nanostrukturierter Lehrformen Schichten, Vorlesung, 2,0 SWS 15 Lehrveranstaltungen und Lehrformen (Englisch) Optik dünner und nanostrukturierter Schichten, lecture, 2,0 SWS 16 Abschätzung des Arbeitsaufwandes Präsenzzeit: Selbststudium: Summe: 21 Stunden 69 Stunden 90 Stunden 17a 17b (unbenotet) (Deutsch) (unbenotet) (Englisch) (benotet) (Deutsch) (benotet) (Englisch) keine none Optik dünner und nanostrukturierter Schichten, 1,0, mündlich, 20 min Optik dünner und nanostrukturierter Schichten, 1,0, oral, 20 min 18 Grundlage für Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Vergibt das Prüfungsamt Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul Anbieter (Fakultät oder Institut): Nutzer (Studiengang):

43 Modulbeschreibung Stand: 30. April Modulname (Deutsch) Einführung in das Optik-Design Modulname (Englisch) Introduction to lens design 2 Modulkürzel Leistungspunkte (LP) 3 4 Semesterwochenstunden (SWS) 2,0 5 Moduldauer 1 (Anzahl der Semester) 6 Turnus jedes 2. Semester, WS 7 Sprache deutsch 8 Modulverantwortliche/r Dr. Christoph Menke Carl Zeiss AG, Oberkochen menke@zeiss.de 9 Dozenten Dr. Christoph Menke 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum Maschinenbau Master, Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Technische Optik, Ergänzungsfach, Wahl, Semester Technische Kybernetik Master, Spezialisierungsmodul, Spezialisierungsfach Optische Systeme, Ergänzungsfach, Wahl, Semester 11 Voraussetzungen empfohlen: Grundlagen der Technischen Optik 12 Lernziele Die Studierenden kennen die physikalischen Grundlagen der optischen Abbildung und sind mit den Konventionen und Bezeichnungen der geometrischen Optik vertraut können die Bildgüte von optischen Systemen bewerten kennen die Entstehung und die Auswirkung einzelner Abbildungsfehler können geeignete Korrektionsmittel zu den einzelnen Abbildungsfehler benennen und anwenden sind in der Lage mit Hilfe des Optik-Design Programms ZEMAX (auf bereitgestellten Rechnern) einfache Optiksysteme zu optimieren 13 Inhalt Grundlagen der geometrischen Optik Geometrische und chromatische Aberrationen

44 (Entstehung, Systematik, Auswirkung, Gegenmaßnahmen) Bewertung der Abbildungsgüte optischer Systeme Verschiedene Typen optischer Systeme (Fotoobjektive, Teleskope, Okulare, Mikroskope, Spiegelsysteme, Zoomsysteme) Systementwicklung (Ansatzfindung, Optimierung, Tolerierung, Konstruktion) 14 Literatur/Lernmaterialien Manuskript der Vorlesung Gross: Handbook of optical systems Vol. 1-4 Kingslake: Lens Design Fundamentals Smith: Modern Optical Engineering Fischer/Tadic-Galeb: Optical System Design Shannon: The Art and Science of Optical Design Lehrveranstaltungen und Einführung in das Optik-Design, Vorlesung, Lehrformen 2,0 SWS 15 Lehrveranstaltungen und Lehrformen (Englisch) Einführung in das Optik-Design, lecture, 2,0 SWS 16 Abschätzung des Arbeitsaufwandes Präsenzzeit: Selbststudium: Summe: 21 Stunden 69 Stunden 90 Stunden (unbenotet) (Deutsch) 17a (unbenotet) (Englisch) (benotet) (Deutsch) 17b (benotet) (Englisch) 18 Grundlage für... keine none Einführung in das Optik-Design, 1,0, mündlich, 20 min Einführung in das Optik-Design, 1,0, oral, 20 min Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Vergibt das Prüfungsamt Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul Anbieter (Fakultät oder Institut): Nutzer (Studiengang):