Masterstudium Maschinenbau. Vertiefungsrichtung Mechatronik. Verantwortlich: Lehrstuhl für Mechatronik Prof. Dr.-Ing.

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1 Masterstudium Maschinenbau Vertiefungsrichtung Mechatronik Stand WS 2015/2016 Verantwortlich: Lehrstuhl für Mechatronik Prof. Dr.-Ing. Harald Aschemann Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann * Masterstudiengang Maschinenbau * Folie 1

2 Masterstudiengang Maschinenbau Vertiefungsrichtung Mechatronik mit 4 Veranstaltungen à 6 LP Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann * Masterstudiengang Maschinenbau * Folie 2

3 Mechatronik und Regelungstechnik Im Rahmen einer mechatronischen Produktentwicklung werden schon in einer frühen Phase verlässliche Aussagen zum späteren Produktverhalten benötigt. Dabei ist eine enge Verzahnung von mechanischer Konstruktion, der Auswahl und Anordnung geeigneter Sensorik und Aktorik sowie der Entwicklung leistungsfähiger Steuerungen und Regelungen unverzichtbar, um die oft hohen Anforderungen im Pflichtenheft zu erfüllen. Im Rahmen dieses Vertiefungsfaches werden praxisgerechte Methoden vermittelt, die für eine modellbasierte Analyse, Synthese, Optimierung und Simulation mechatronischer Systeme notwendig sind. Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann * Masterstudiengang Maschinenbau * Folie 3

4 Vertiefung Mechatronik Aktive Systeme im Kraftfahrzeug Anwendung Vertiefungsrichtung Mechatronik Optimierungsmethoden in der Mechatronik Nichtlineare Regelungssysteme Synthesemethoden Regelungsorientierte Modellbildung in der Mechatronik Dynamik von Mehrkörpersystemen Schwingungslehre Systemmodellierung Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann * Masterstudiengang Maschinenbau * Folie 4

5 Vertiefung Mechatronik Regelungsorientierte Modellbildung in der Mechatronik Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann Wintersemester: V2, Ü2 1. Einführung 2. Physikalische Modellbildung komplexer technischer Systeme 3. Systeme mit verteilten Parametern 4. Ebene Mehrkörpersysteme 5. Verfahren zur Modellvereinfachung und Modellreduktion 6. Verfahren zur Bestimmung nichtparametrischer Modelle 7. Parameteridentifikation auf Basis von Optimierungsproblemen Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann * Masterstudiengang Maschinenbau * Folie 5

6 Vertiefung Mechatronik Optimierungsmethoden in der Mechatronik Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann Sommersemester: V2, Ü2 1. Grundbegriffe der Optimierung 2. Parameteroptimierung ohne Nebenbedingungen 3. Parameteroptimierung mit Nebenbedingungen 4. Dynamische Programmierung nach Bellman 5. Das Maximumprinzip von Pontrjagin 6. Zeitoptimale lineare Systeme 7. Numerische Methoden zur dynamischen Optimierung 8. Normoptimale Regelung Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann * Masterstudiengang Maschinenbau * Folie 6

7 Vertiefung Mechatronik Aktive Systeme im Kraftfahrzeug Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann Sommersemester: V2, Ü2 1. Einführung und Überblick 2. Modellbasierter Systementwurf 3. Motormanagement 4. Antriebsstrang- und Längsdynamikregelung 5. Regelung der Vertikaldynamik 6. Aktive Lenksysteme und Querdynamikregelung 7. Überwachung, Fehlerdiagnose und Fehlertoleranz Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann * Masterstudiengang Maschinenbau * Folie 7

8 Vertiefung Mechatronik Nichtlineare Regelungssysteme Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann Wintersemester: V3, Ü2 1. Grundbegriffe und charakteristische Eigenschaften nichtlinearer Regelungssysteme 2. Modellbildung und nichtlineare Zustandsraumdarstellung 3. Stabilitätssätze von Ljapunow und Stabilitätsanalyse nichtlinearer Systeme 4. Nichtlinearer Reglerentwurf mit Ljapunowmethoden 5. Passivitätsbasierter Reglerentwurf 6. Eingangs-Ausgangs-Linearisierung für Ein- und Mehrgrößensysteme 7. Flachheitsbasierte Folgeregelungen 8. Nichtlinearer Zustandsreglerentwurf durch Erweiterte Linearisierung 9. Systeme mit statischen Eingangs-Nichtlinearitäten 10. Grundlagen des nichtlinearen Beobachterentwurfs Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann * Masterstudiengang Maschinenbau * Folie 8

9 Vertiefung Mechatronik Dynamik von Mehrkörpersystemen Prof. Dr.-Ing. C. Woernle Wintersemester: V3, Ü1 1. Einführung: Modelle in der Technischen Dynamik 2. Grundlagen der Vektorrechnung 3. Grundlagen der Kinematik 4. Grundlagen der Dynamik: Impuls, Drall, Massengeometrie, Impuls- und Drallsatz, kinetische Energie, Rotoren, Kreiselphänomene 5. Bindungen in mechanischen Systemen 6. Aufbau von MKS: Bindungen und Kräfte an Gelenken 7. Offene MKS: Bindungen, Bewegungsgleichungen 8. Geschlossene MKS: Schließbedingungen, Bewegungsgleichungen Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann * Masterstudiengang Maschinenbau * Folie 9

10 Vertiefung Mechatronik Technische Schwingungslehre Prof. Dr.-Ing. C. Woernle Wintersemester: V3, Ü1 1. Aufgabenstellungen der Technischen Schwingungslehre 2. Schwingungen eindimensionaler Kontinua: Bewegungsgleichungen 3. Finite-Elemente-Modelle: Bewegungsgleichungen, Lösungen, Genauigkeitsabschätzungen 4. Lineare Schwingungssysteme mit Dämpfung, gyroskopischen Kräften, zirkulatorischen Kräften 5. Identifikationsverfahren und experimentelle Modalanalyse 6. Nichtlineare Schwingungen mit einem Freiheitsgrad: Freie, selbsterregte, parametererregte, erzwungene Schwingungen Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann * Masterstudiengang Maschinenbau * Folie 10

11 Anwendungsorientierte Lehre am Lehrstuhl für Mechatronik Vertiefung der Vorlesungsinhalte und Nutzung für studentische Arbeiten Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann * Masterstudiengang Maschinenbau * Folie 11

12 Pflichtmodule Studienarbeit Winter- oder Sommersemester, 3. Semester Die Aufgabenstellung kann sowohl praktischer als auch theoretischer Natur sein. Sie soll den fortgeschrittenen Wissensstand in der Fachdisziplin entsprechen und in der Regel die im Berufsleben auftretenden Problemstellungen behandeln. Die Studienarbeit besteht aus der schriftlichen Arbeit und dem Kolloquium. Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann * Masterstudiengang Maschinenbau * Folie 12

13 Pflichtmodule Masterarbeit Winter- oder Sommersemester, 4. Semester Die Aufgabenstellung kann sowohl praktischer als auch theoretischer Natur sein. Sie soll dem fortgeschrittenen Wissensstand in der Fachdisziplin entsprechen und in der Regel die im Berufsleben auftretenden Problemstellungen behandeln. Die Master-Arbeit besteht aus der schriftlichen Arbeit (die gegebenenfalls auch Hardware- und/oder Software-Komponenten sowie experimentelle Aufgaben enthält) und dem Kolloquium Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann * Masterstudiengang Maschinenbau * Folie 13

14 Ausbildung und Mitarbeit am Lehrstuhl für Mechatronik Aktuelle Vorlesungsinhalte und sehr gute Laborausstattung Gute persönliche Betreuung im direkten Kontakt mit den Wissenschaftlichen Mitarbeitern sowie dem Professor Möglichkeit zur aktiven Mitarbeit in aktuellen Forschungsprojekten im Rahmen bezahlter HIWI-Tätigkeiten Deutschlandweite Kontakte zur Industrie eröffnen gute Einstiegsmöglichkeiten nach dem Studium im Bereich Forschung und Entwicklung Spätere Tätigkeit als Wissenschaftlicher Mitarbeiter mit dem Ziel der Promotion bei entsprechender Eignung Prof. Dr.-Ing. H. Aschemann * Masterstudiengang Maschinenbau * Folie 14