376.086 Optimierungsbasierte Regelungsmethoden
Diese Lehrveranstaltung ist in allen zugeordneten Curricula Teil der STEOP.
Diese Lehrveranstaltung ist in mindestens einem zugeordneten Curriculum Teil der STEOP.

2024S, VU, 3.0h, 4.5EC

Merkmale

  • Semesterwochenstunden: 3.0
  • ECTS: 4.5
  • Typ: VU Vorlesung mit Übung
  • Format der Abhaltung: Präsenz

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage Konzepte der mathematischen Optimierung sowie die darauf aufbauenden optimierungsbasierten Methoden für den Systementwurf, die Parameterschätzung, die Trajektorienplanung sowie den Entwurf von Beobachtern (Schätzer für nicht messbare Systemgrößen), Steuerungen und Regelungen zur Lösung praktischer Aufgabenstellungen einzusetzen. Nach erfolgreicher Absolvierung dieser Lehrveranstaltung können Studierende die in praktischen regelungstechnischen Aufgabenstellungen auftretenden Optimierungsprobleme identifizieren, mathematisch formulieren, geeignete Lösungsmethoden auswählen, analysieren, implementieren, simulieren, praktisch anwenden und anpassen. Die Lehrveranstaltung fördert und vertieft ingenieurmäßiges Vorgehen, abstraktes und analytisches Denken, selbstständiges Lösen von praktischen Optimierungsaufgaben sowie mathematische Fähigkeiten.

Inhalt der Lehrveranstaltung

Modellprädiktive Regelung:
Grundidee, Optimierungsproblem und dessen Bestandteile, Varianten der Modellprädiktiven Regelung, Stabilitätsanalyse, suboptimale modellprädiktive Regelung, Implementierung

Schätzung auf bewegten Horizonten:
Grundidee, Optimierungsproblem und dessen Bestandteile, Stabilität von Zustandsschätzern, Zustandsschätzung mit vollständiger Information, Zustandsschätzung auf bewegtem Horizont, Maximum-a-posteriori Zustandsschätzung, Erweiterung auf Parameterschätzung

Optimierungsbasierte Schätzung:
parametrisch lineare und nichtlineare Modelle, Kollinearität von Parametern, Gramsche Beobachtbarkeitsmatrix, optimale Platzierung von Sensoren

Methoden

Die Lehrinhalte werden basierend auf einem Vorlesungsskriptum und einem Übungsskriptum (beide Dokumente frei verfügbar) erarbeitet und diskutiert. Die Inhalte werden in Form eines Tafel- und Folienvortrages vermittelt. Eine Vertiefung, Festigung und praktische Anwendung der Lehrinhalte erfolgt durch Diskutieren und rechnerisches Lösen von Beispielproblemen. Zur computergestützten Lösung von Optimierungsproblemen wird die Software Matlab verwendet. Zum Teil werden die erarbeiteten Lösungen an Laborexperimenten praktisch umgesetzt und getestet.

Prüfungsmodus

Mündlich

Weitere Informationen

Diese LVA besteht aus einem Vorlesungs- und einem Übungsteil. All Termine werden in Präsenz abgehalten. Sollte es notwendig sein, kann jederzeit ein Umstieg auf Distanzlehre erfolgen.

  • Vorlesung: Alle Vorlesungseinheiten finden zu den unter LVA Termine angegebenen Zeiten als Präsenzeinheiten statt. Die erste Vorlesung (inkl. Vorbesprechung zur Organisation der LVA) beginnt am 4.3.2024 um 8:00 Uhr.

  • Übung: Alle drei Übungen finden als Präsenzeinheiten im Computerlabor des Instituts ACIN (Raum CA0426) statt. Jede Übungseinheiten besteht aus zwei Teilen: 1) Durchsicht und Nachbesprechung von vorbereitenden Aufgaben, welche die Grundlage des Präsenztermins darstellen und vor diesem zu bearbeiten sind. 2) Lösung von weiteren Übungsaufgaben sowie teilweise Umsetzung dieser Lösungen an Laboraufbauten.

    Jeder Übungstermin dauert zwei Stunden.

    Alle Übungsinhalte sind Teil des Prüfungsstoffes. Ziel ist es, die in der Vorlesung vorgestellten theoretischen Grundlagen, Methoden und Algorithmen auf einem Rechner an konkreten Beispielen anzuwenden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Verwendung von Numeriksoftware.

Vortragende Personen

Institut

LVA Termine

TagZeitDatumOrtBeschreibung
Mo.08:00 - 10:0004.03.2024 - 24.06.2024EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung
Fr.14:00 - 16:0026.04.2024 Computerlabor E376, CA0426Übung 1
Fr.14:00 - 16:0031.05.2024 Computerlabor E376, CA0426Übung 2
Fr.14:00 - 16:0021.06.2024 Computerlabor E376, CA0426Übung 3
Optimierungsbasierte Regelungsmethoden - Einzeltermine
TagDatumZeitOrtBeschreibung
Mo.04.03.202408:00 - 10:00EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung
Mo.11.03.202408:00 - 10:00EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung
Mo.18.03.202408:00 - 10:00EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung
Mo.08.04.202408:00 - 10:00EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung
Mo.15.04.202408:00 - 10:00EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung
Mo.22.04.202408:00 - 10:00EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung
Fr.26.04.202414:00 - 16:00 Computerlabor E376, CA0426Übung 1
Mo.29.04.202408:00 - 10:00EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung
Mo.06.05.202408:00 - 10:00EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung
Mo.13.05.202408:00 - 10:00EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung
Mo.27.05.202408:00 - 10:00EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung
Fr.31.05.202414:00 - 16:00 Computerlabor E376, CA0426Übung 2
Mo.03.06.202408:00 - 10:00EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung
Mo.10.06.202408:00 - 10:00EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung
Mo.17.06.202408:00 - 10:00EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung
Fr.21.06.202414:00 - 16:00 Computerlabor E376, CA0426Übung 3
Mo.24.06.202408:00 - 10:00EI 11 Geodäsie HS - GEO Vorlesung

Leistungsnachweis

Der Leistungsnachweis erfolgt durch eine mündliche Prüfung in Präsenz, welche Montag bis Freitag jederzeit abgelegt werden kann. Zur Vereinbarung eines Prüfungstermins senden Sie bitte ein E-Mail mit Wunschterminen, Wunschzeitpunkten oder -zeiträumen, Name, Matrikelnummer und Studienkennzahl an steinboeck@acin.tuwien.ac.at.

LVA-Anmeldung

Nicht erforderlich

Curricula

StudienkennzahlVerbindlichkeitSemesterAnm.Bed.Info
066 503 Elektrische Energietechnik und nachhaltige Energiesysteme Gebundenes Wahlfach
066 515 Automatisierung und robotische Systeme Gebundenes Wahlfach

Literatur

Ein Skriptum ist hier zum Download verfügbar.

Vorausgehende Lehrveranstaltungen

Weitere Informationen

Sprache

Deutsch