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Steuerung Mechatronischer Systeme

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Steuerung Mechatronischer Systeme
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2020
Code: MST2.SMS
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P231-0078
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
4SU (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
5
Studiensemester: 6
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Projektarbeit

[letzte Änderung 13.02.2019]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

MST2.SMS (P231-0078) Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2019 , 6. Semester, Pflichtfach
MST2.SMS (P231-0078) Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2020 , 6. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Veranstaltungsstunden (= 45 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 105 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
MST2.MCS Mikrokontroller-Systeme
MST2.MIC Mikroprozessortechnik


[letzte Änderung 12.04.2021]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schäfer
Dozent: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schäfer

[letzte Änderung 01.10.2020]
Lernziele:
Die Studenten sind nach erfolgreichem Abschluss des Moduls in der Lage, einfache sensortechnische Anwendungen auf einem moderne µC-System zu entwerfen und zu implementieren. Dies umfasst das Einlesen der Sensordaten via Bus-System (hier: I2C) sowie die algorithmische Datenverarbeitung (hier: Lagewinkelberechnung)

[letzte Änderung 05.05.2020]
Inhalt:
- CAN-Bus
- I2C-Bus
- Grundlagen der Rotationskinematik
-- Mathematische Grundlagen (Wiederholung)
-- Algebraische Darstellungen der räumlichen Drehungen
--- Rotationsmatrix, Richtungskosinusmatrix
--- Drehachse, Drehwinkel, Rotationsvektor
--- Eulerwinkel
--- Quaternionen
-- Differentialgleichungen
-- Inertiale Navigation
--- Inertialsystem
--- Berechnung von Lage und Position in unterschiedlichen Bezugskoordinatensystemen
-- Sensorfehler

[letzte Änderung 05.05.2020]
Literatur:
Jospeh Yiu: "The Definite Guide to the ARM Cortex-M3", Newnes
Bruce P. Douglass: "Design Patterns for Embeddd Systems in C", Newnes
Daniel W. Lewis: "Fundamentals of Embedded Software with the ARM Cortex-M3", Pearson International Ed.
Thomas Eißenlöffel: "Embedded-Software entwickeln", dpunkt.verlag
J. A. Langbridge: Professional Embedded ARM Development, John Wiley & Sons, 2014
Jan Lunze: "Regelungstechnik I", Springer (online verfügbar)
Heinz Unbehauen: "Regelungstechnik I", Vieweg Teubner (online verfügbar)
Robert C. Seacord: The CERT C Coding Standard, 98 Rules for Developing Safe, Reliable and Secure Systems, 2nd ed., Addison Wesley, 2014 ==> https://securecoding.cert.org/confluence/display/seccode/CERT+C+Coding+Standard
THE I²C-BUS SPECIFICATION, Philips Semiconductors, document order number: 9398 393 40011
Bortz, John E.: A New Concept in Strapdown Inertial Navigation, NASA Technical
Report R-329 (1970)
Bortz, John E.: A New Navigation Formulation for Strapdown Navigation, IEEE
Transactions on Aerospace and Electronic Systems, AES–7 (1971), 61–66.
Shuster, Malcom D.: A Survey of Attitude Representations, The Journal of the
Astronautical Sciences, Vol. 41, No. 4 (1993), 439–517.
Britting, Kenneth R.: Inertial Navigation System Analysis, New York, Wiley–Interscience
(1971)
Bekir, Esmat: Introduction to Modern Navigation Systems, Singapure, Word Scientific
(2007)
Titterton, David H.; Weston, John. L: Strapdown Inertial Navigation Technology,
Institution of Electrical Engineers (2004)
Savage, Paul G.: Strapdown Inertial Navigation Integration Algorithm Design, Part 1:
Attitude Algorithms, Journal of Guidance, Control and Dynamics, Vol. 21, No. 1, (1998)
Savage, Paul G.: Strapdown Analytics, Part 1, Maple Plain, Strapdown Associates, Inc.
(1998)
Kuipers, Jack B.: Quaternions and Rotation Sequences, Princeton, Princeton Univerity
Press (1999)

[letzte Änderung 05.05.2020]
[Fri Feb  3 20:17:26 CET 2023, CKEY=m3MST2.SMS, BKEY=mst4, CID=MST2.SMS, LANGUAGE=de, DATE=03.02.2023]