700.760 (23W) Nonlinear Systems: Analysis and Control

Wintersemester 2023/24

Anmeldefrist abgelaufen.

Erster Termin der LV
03.10.2023 16:30 - 18:00 B04.1.06 On Campus
... keine weiteren Termine bekannt

Überblick

Lehrende/r
LV-Titel englisch Nonlinear Systems: Analysis and Control
LV-Art Vorlesung-Kurs (prüfungsimmanente LV )
LV-Modell Präsenzlehrveranstaltung
Semesterstunde/n 2.0
ECTS-Anrechnungspunkte 4.0
Anmeldungen 8 (30 max.)
Organisationseinheit
Unterrichtssprache Englisch
LV-Beginn 03.10.2023
eLearning zum Moodle-Kurs

Zeit und Ort

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LV-Beschreibung

Intendierte Lernergebnisse

Die Studierenden verfügen über vertieftes Methoden- und Anwendungsverständnis im Bereich der nichtlinearen Systemtheorie. Ergänzend zu ihrem Basiswissen in diesem Fachbereich sind die Studierenden in der Lage, fortgeschrittene Methoden zur System-Modellierung, -Analyse und Reglersynthese anzuwenden.

Lehrmethodik

Vorlesung mit integrierten Übungen

Inhalt/e

Mathematische Modelle nichtlinearer Systeme, fundamentale Unterschiede zwischen dem Verhalten linearer und nichtlinearer Systeme: Ruhelagen, Grenzzyklen und allgemeine invariante Bereiche im Zustandsraum, Lyapunov-Stabilität, Lyapunov-Funktionen. 

Analyse einfacher nichtlinearer Regelkreise sowie Syntheseverfahren für nichtlineare Regelkreise: Eingangs-Ausgangs-Linearisierung, Control-Lyapunov Funktionen, Integrator Backstepping und passivitäts-basierte Regelung. 

Eine Zusammenfassung von Methoden zur Systembeobachtung nichtlinearer Systeme, im Speziellen: nichtlineare Beobachtbarkeit, nichtlinearer Luenberger Beobachter, erweitertes Kalman Filter und High-gain Observer runden die Vorlesung ab.

Erwartete Vorkenntnisse

Grundkenntnisse Systemtechnik, Regelungstechnik und Mathematik (Differentialgleichungen)

Curriculare Anmeldevoraussetzungen

Siehe Studeinplan

Literatur

Khalil H.K., Nonlinear Systems, Prentice Hall, 2002

Link auf weitere Informationen

moodle

Intendierte Lernergebnisse

Students have an in-depth understanding of methods and applications in the field of nonlinear systems theory. Complementing their basic knowledge in this subject area, students are able to apply advanced methods for system modeling, analysis and controller synthesis.

Lehrmethodik

Lecture with integrated exercises

Inhalt/e

Mathematical models of nonlinear systems, fundamental differences between the behavior of linear and nonlinear systems: equilibria, limit cycles and general invariant regions in the state space, Lyapunov stability, Lyapunov functions.

Analysis of simple nonlinear control loops and synthesis methods for nonlinear control loops: Input-output linearization, control Lyapunov functions, integrator backstepping, and passivity-based control.

A summary of methods for system observation of nonlinear systems, in particular: nonlinear observability, nonlinear Luenberger observer, extended Kalman filter and high-gain observer completes scope of the lecture.

Erwartete Vorkenntnisse

Basic knowledge in systemtheory, control and math (differential equations)

Curriculare Anmeldevoraussetzungen

see curriculum

Literatur

Khalil H.K., Nonlinear Systems, Prentice Hall, 2002

Link auf weitere Informationen

moodle

Prüfungsinformationen

Im Fall von online durchgeführten Prüfungen sind die Standards zu beachten, die die technischen Geräte der Studierenden erfüllen müssen, um an diesen Prüfungen teilnehmen zu können.

Prüfungsmethode/n

Hybrid - schriftlich & mündlich

Prüfungsinhalt/e

LV-Inhalt basierend auf einem exemplarischem Beispiel

Beurteilungskriterien/-maßstäbe

standard

Prüfungsmethode/n

hybrid - written + oral

Prüfungsinhalt/e

lecture-content based on a representative example

Beurteilungskriterien/-maßstäbe

standard

Beurteilungsschema

Note Benotungsschema

Position im Curriculum

  • Masterstudium Information and Communications Engineering (ICE) (SKZ: 488, Version: 15W.1)
    • Fach: Information and Communications Engineering: Supplements (NC, ASR) (Wahlfach)
      • Wahl aus dem LV-Katalog (Anhang 4) ( 0.0h VK, VO, KU / 14.0 ECTS)
        • 700.760 Nonlinear Systems: Analysis and Control (2.0h VC / 4.0 ECTS)
  • Masterstudium Information and Communications Engineering (ICE) (SKZ: 488, Version: 15W.1)
    • Fach: Technical Complements (NC, ASR) (Wahlfach)
      • Wahl aus dem LV-Katalog (Anhang 5) ( 0.0h VK, VO, KU / 12.0 ECTS)
        • 700.760 Nonlinear Systems: Analysis and Control (2.0h VC / 4.0 ECTS)
  • Masterstudium Information and Communications Engineering (ICE) (SKZ: 488, Version: 15W.1)
    • Fach: Information and Communications Engineering: Supplements (NC, ASR) (Wahlfach)
      • Wahl aus dem LV-Katalog (Anhang 4) ( 0.0h VK, VO, KU / 14.0 ECTS)
        • 700.760 Nonlinear Systems: Analysis and Control (2.0h VC / 4.0 ECTS)
  • Masterstudium Information and Communications Engineering (ICE) (SKZ: 488, Version: 15W.1)
    • Fach: Technical Complements (NC, ASR) (Wahlfach)
      • Wahl aus dem LV-Katalog (Anhang 5) ( 0.0h VK, VO, KU / 12.0 ECTS)
        • 700.760 Nonlinear Systems: Analysis and Control (2.0h VC / 4.0 ECTS)
  • Masterstudium Information and Communications Engineering (ICE) (SKZ: 488, Version: 15W.1)
    • Fach: Autonomous Systems and Robotics: Advanced (ASR) (Wahlfach)
      • Wahl aus dem LV-Katalog (siehe Anhang 3) ( 0.0h VK, VO / 30.0 ECTS)
        • 700.760 Nonlinear Systems: Analysis and Control (2.0h VC / 4.0 ECTS)
  • Masterstudium Information and Communications Engineering (ICE) (SKZ: 488, Version: 15W.1)
    • Fach: Autonomous Systems and Robotics (WI) (Wahlfach)
      • Wahl aus dem LV-Katalog (siehe Anhang 3) ( 0.0h VK, VO / 30.0 ECTS)
        • 700.760 Nonlinear Systems: Analysis and Control (2.0h VC / 4.0 ECTS)
  • Masterstudium Information and Communications Engineering (ICE) (SKZ: 488, Version: 22W.1)
    • Fach: Autonomous Systems and Robotics: Advanced (Wahlfach)
      • 2.2 Nonlinear Systems: Analysis and Control ( 0.0h VC / 4.0 ECTS)
        • 700.760 Nonlinear Systems: Analysis and Control (2.0h VC / 4.0 ECTS)

Gleichwertige Lehrveranstaltungen im Sinne der Prüfungsantrittszählung

Wintersemester 2022/23
  • 700.760 VC Nonlinear Systems: Analysis and Control (2.0h / 4.0ECTS)
Wintersemester 2021/22
  • 700.760 VC Nonlinear Systems: Analysis and Control (2.0h / 4.0ECTS)
Wintersemester 2020/21
  • 700.760 VC Nonlinear Systems: Analysis and Control (2.0h / 4.0ECTS)
Wintersemester 2019/20
  • 700.760 VC Nonlinear Systems: Analysis and Control (2.0h / 4.0ECTS)
Wintersemester 2018/19
  • 700.760 VC Nonlinear Systems: Analysis and Control (2.0h / 4.0ECTS)
Wintersemester 2017/18
  • 700.760 VC Nonlinear Systems: Analysis and Control (2.0h / 4.0ECTS)
Wintersemester 2016/17
  • 700.760 VC Nonlinear Systems: Analysis and Control (2.0h / 4.0ECTS)
Sommersemester 2014
  • 700.760 VK Nonlinear Systems (2.0h / 4.0ECTS)
Sommersemester 2013
  • 700.760 VK Nonlinear Systems (2.0h / 4.0ECTS)