Technische Kybernetik

Im Modulhandbuch und Studienplan werden die einzelnen Module mit den dazugehörigen Lehrveranstaltungen, den Inhalten und den Prüfungsleistungen beschrieben.

Mit Hilfe des Übersichtsplans können Sie sich einen Überblick über die von Ihnen gewählten Fächer verschaffen. Die Abgabe des Übersichtsplans ist für den Bachelorstudiengang Technische Kybernetik freiwillig.

• Maschinendynamik (Prof. Eberhard)
• Dynamik biologischer Systeme (Prof. Radde)
• Business Dynamics (Prof. Tilebein)
• Dynamik mechanischer Systeme (Prof. Leine)

• Nichtlineare Dynamik und Chaostheorie I  (Prof. Avrutin)
• Modellierung und Identifikation dynamischer Systeme (Prof. Sawodny)
• Dynamik ereignisdiskreter Systeme (Prof. Tarín)
• Nichtlineare Dynamik mechanischer Systeme (Prof. Leine)

Im Modulcontainer „Grundlagenfach Technische Kybernetik“ erwerben Sie gezielt Kenntnisse aus anderen Ingenieurwissenschaften. In Kombination mit dem Anwendungsfach können Sie so die breite Basis der Technischen Kybernetik individuell vertiefen und in eine Richtung Ihrer Wahl erweitern.

Zur Auswahl stehen folgende Module:

• Grundlagen der Künstlichen Intelligenz
• Technische Mechanik IV für Mathematiker
• Steuerungstechnik
• Maschinendynamik
• Technische Thermodynamik II
• Dynamik mechanischer Systeme

Sie können sich für folgende Module im Umfang von insgesamt 6 ECTS entscheiden:

• Grundlagen der Künstlichen Intelligenz
• Imaging Science
• Parallele Systeme
• Einführung in die Softwaretechnik
• Computer Vision
• Algorithmen für Kryptographie
• Rechnernetze
• Technologien und Methoden der Softwaresysteme I
• IT-Architekturen in der Produktion
• Grundlagen der Informationssicherheit
• Foundations of Machine Learning

Natur- und Ingenieurwissenschaftliche Vertiefung

Die Liste der wählbaren Lehrveranstaltungen kann dem Studienplan in C@MPUS entnommen werden.

Wahlbereich Anwendungsfach

Es muss ein Anwendungsfach gewählt werden.

Im Proseminar lernen Sie Präsentationstechniken und den Umgang mit wissenschaftlichen Arbeiten.

Das Proseminar wird durch das Institut für Nichtlineare Mechanik organisiert und findet am INM, ITM, IST und ISYS in Gruppen statt.

Bitte beachten Sie, dass Sie sich in der Regel bereits vor Vorlesungsbeginn des Sommersemester zum Proseminar anmelden müssen.

Die Teilnahme am Proseminar wird im vierten Semester empfohlen.

Im Projektierungspraktikum lernen Sie die Methoden der Technischen Kybernetik an einem realen System anzuwenden.

Derzeit bieten das IDS und ISYS entsprechende Versuche an. Bitte informieren Sie sich direkt auf den Webseiten der Institute.

Die Teilnahme am Projektierungspraktikum wird im fünften Semester empfohlen.

Im Roborace-Wettbewerb lösen Sie in Teams eine klar umrissene Aufgabenstellung aus dem Bereich der Technischen Kybernetik. Dabei dürfen Sie Ihre Kreativität und Ingenieurskunst bei der Konzipierung und Konstruktion von autonom agierenden Robotern auf Basis des LEGO® Mindstorms Education EV3 Systems unter Beweis stellen.

Die Teilnahme am Roborace wird im dritten Semester empfohlen.

Für Studierende ab dem Wintersemester 2025/26 ist das Roborace nicht mehr verpflichtender Bestandteil des Studiums.

Jeweils im Sommersemester findet für Studierende im zweiten und vierten Semester eine Vorstellung der Anwendungsfächer statt.

Biologische Systeme wie das Immun- oder das Nervensystem, aber auch intrazelluläre metabolische und Signaltransduktionsnetzwerke sind komplex und schwer zu verstehen. Ein wichtiges Hilfsmittel zum Verständnisgewinn ist die Modellierung sowie die Analyse der (in der Regel) nichtlinearen Modelle dieser Systeme. Das Studium der Technische Kybernetik vermittelt vielfältige methodische Grundlagen dynamischer Systeme. Im Anwendungsfach Systembiologie werden diese ergänzt durch die Vermittlung von Kenntnissen zur Modellierung und Analyse biologischer Systeme. Dies beinhaltet sowohl Grundlagen der Biologie, wie auch der partikulären Eigenschaften dieser Modelle. Des Weiteren können anwendungsrelevante Themen wie Bioinformatik, Metabolic Engineering und Biotechnologie vertieft werden. Mögliche Anwendungen der Systembiologie reichen von der biologischen Grundlagenforschung über die Biotechnologie bis hin zur Medizin und Pharmakologie.

Kontaktpersonen:

Kontaktpersonen:

Im Anwendungsfach Energiesysteme-Energietechnik lernen Sie den Energiesektor als breites Anwendungsfeld für die technische Kybernetik kennen: von der Regelung der Kraftstoffzufuhr bei Dampfkraftanlagen bis hin zur Regelung des geeigneten Energiemixes. Sie vertiefen sich in die Prozesse und Techniken bei der Energieumwandlung und Energieversorgung. 
 
Im Pflichtmodul legen Sie die Basis mit den physikalisch-technischen Grundlagen der Energiewandlung und stellen den Bezug zur Bereitstellung von Energieträgern und der Energienutzung her. Sie lernen die komplexen Zusammenhänge der Energiewirtschaft und Energieversorgung kennen und können diese analysieren. Mit Abschluss des Moduls können Sie die grundlegenden Methoden der Bilanzierung und der Wirtschaftlichkeitsrechnung zur Analyse und Beurteilung von Energiesystemen einschließlich ihrer umweltseitigen Effekte anwenden. Im Wahlbereich können Sie sich in einem von fünf Gebieten tiefer mit technischen Aspekten der Energieumwandlung beschäftigen und bekommen einen Einblick in die anwendungsbezogenen Fragestellungen der technischen Kybernetik. 
 
Zur Wahl stehen Ihnen:
•    „Energie- und Umwelttechnik“, 
•    „Grundlagen der Heiz- und Raumlufttechnik“, 
•    „Grundlagen der thermischen Strömungsmaschinen“, 
•    „Hydraulische Strömungsmaschinen in der Wasserkraft“ und
•     „Kerntechnische Anlagen zur Stromerzeugung“.

Das Anwendungsfach ”Grundlagen der Systemtechnik in der Luft- und Raumfahrt” enthält ausgewählte Themen aus dem Bereich Regelung, Bahn- und Systementwurf von Luft- und Raumfahrzeugen.

Die Flugmechanik stellt das dynamische Modell bereit, das im Wesentlichen jedem Luft- und Raumfahrzeug zu Grunde liegt. Dieses Modul wird dringend empfohlen, um sich mit der dynamischen Modellbildung von Luft- und Raumfahrzeugen vertraut zu machen.
Das Modul Satellitenregelung beschreibt die Anwendung der Regelungstechnik auf Satelliten. Insbesondere geht es um die Modellierung des Streckenmodells und die zugehörige Sensorik und Aktorik.
Gegenstand der Lenkverfahren sind Lenkgesetze in Form nichtlinearer Zustandsrückführungen. Über den eigentlichen Lenkentwurf hinaus wird die Einbettung in das Fahrzeugsystem dargestellt und insbesondere das Zusammenspiel mit der Regelung.
Die Vorlesung Luftfahrtsysteme II beschreibt die Architektur und Arbeitsweise redundanter, fehlertoleranter Avionik. Thema der Vorlesung Systementwurf I ist die Auslegung fehlertoleranter Luftfahrtsysteme.

Die Module aus dem Anwendungsfach "Kognitive Robotik" können von Studierenden ab dem Wintersemester 2025/26 wieder gehört werden.

Mechatronik bezeichnet das Zusammenwirken von Mechanik, Elektronik und Informationstechnik. Das Anwendungsfach Kraftfahrzeugmechatronik befasst sich mit den zahlreichen elektronischen und elektrischen Komponenten und Systemen im Automobil, mit der Software im Auto sowie mit den Methoden zur Funktionsentwicklung. Daneben ist wahlweise eine Vertiefung im Bereich Verbrennungsmotoren oder im Bereich Kraftfahrzeugtechnik (z. B. Fahrwerk, Räder, Bremsen etc.) vorgesehen.

Hauptgründe für die Einführung von Elektronik im Automobil sind die Verbesserung von Wirtschaftlichkeit/Leistungsfähigkeit (z. B. Antriebsstrangoptimierung), Komfort (z. B. Klimaregelung, elektrische Fensterheber und Sitzverstellung), Sicherheit (z. B. Fahrdynamikregelung, Airbag, Wegfahrsperre) und Umweltverträglichkeit (z. B. Abgasregelung). 

Ansprechperson:

Mathias Jaksch, M.Sc.

Weitere Informationen:

Technische Schwierigkeiten können in mechatronischen und mechanischen Systemen in vielfältiger Weise auftreten. So schränken beispielsweise oft Schwingungen die nutzbare Leistungsfähigkeit mechatronischer Systeme ein und müssen zuverlässig beherrscht werden. Das Anwendungsfach Mechatronische Probleme befasst sich daher mit Anwendungen der Dynamik für die Analyse, Modellierung und Simulation mechanischer und mechatronischer Systeme. Hierbei liegt ein besonderer Schwerpunkt auf den mechatronischen Grundlagen, der Beschreibung nichtlinearer Schwingungsphänomene sowie der experimentellen Analyse schwingender Strukturen. Beispiele aus der industriellen Praxis verdeutlichen die Anwendung der Vorlesungsinhalte.

Inhaltlich passende Fächer aus anderen Bereichen, z. B. der Kognitiven Robotik oder den Windenergieanlagen, können nach vorheriger Absprache ebenfalls als Ergänzungsfächer angerechnet werden.

Kontaktpersonen

Effiziente Verkehrssysteme und Verkehrsabläufe sind Grundvoraussetzung für eine moderne Gesellschaft. Die Mobilitätsansprüche der Menschen und der Wirtschaft stellen hohe Anforderungen an die Verkehrsinfrastruktur und an Systeme zur Beeinflussung des Verkehrsablaufs Moderne Verkehrssysteme sollen Ortsveränderungen schnell, zuverlässig, energieeffizient, sicher und komfortabel transportieren und dabei die Umwelt möglichst wenig durch Lärm- und Schadstoffemissionen belasten. Im Anwendungsfach Planung und Betrieb von Verkehrssystemen werden grundlegende Methoden zur Ermittlung und Prognose der Verkehrsnachfrage, zur Gestaltung und zum Betrieb von Verkehrsnetzen vorgestellt.

Kontaktpersonen:

Die Transformation der Energieversorgung ist eine der großen Aufgaben von Forschung, Industrie und Politik. Die große Herausforderung besteht darin, Lösungen zu finden, die im Spannungsfeld teilweise gegensätzlicher Faktoren umsetzbar sind. Einen entscheidenden Beitrag zum Transformation der Energieversorgung leisten dabei die Automatisierungs- und Regelungstechnik. Bereits heute werden verstärkt neue Konzepte der Kraftwerks- und Netzregelungstechnik entwickelt und eingeführt, um die Integration erneuerbarer Erzeuger in unser Energiesystem zu ermöglichen und CO2-Emissionen, Anlagenverschleiß und Kosten zu senken.

Im Anwendungsfach "Regelungstechnik in der elektrischen Energieversorgung" werden im Rahmen des Pflichtmoduls „Regelung von Kraftwerken und Netzen“ die automatisierungs- und regelungstechnischen Aufgaben des modernen Kraftwerks- und Verbundnetzbetriebs vorgestellt. Weitere Wahlmodule können aus einem breiten Angebot aus Vorlesungen mit energietechnischem Hintergrund mit inhaltlichem Bezug zur Regelungstechnik, Thermodynamik oder Elektrotechnik gewählt werden.

Weitere Informationen:

Nicht nur in der Ingenieurwelt spielt die Kybernetik eine große Rolle. Auch in der Wirtschaft kann sie angetroffen werden. Aus diesem Grund wurde das Anwendungsfach Sozio-technische Systeme in Wertschöpfung und Innovation ins Leben gerufen. Dabei geht es darum, ein Unternehmen als dynamisches kybernetisches System mit seinen Funktionen - den grundlegenden Elementen der Betriebswirtschaft aus Sicht der Kybernetik - zu betrachten. Dabei werden Modelltypen und Modellierungsmethoden für wirtschaftswissenschaftliche Systeme und Prozesse erörtert sowie ausgewählte betriebswirtschaftliche Methoden der Unternehmensführung betrachtet. Den Studierenden werden dabei kybernetische Methoden für die Planung und Kontrolle operativer Prozesse in Unternehmen und zwischen denselben in Wertschöpfungsnetzwerken vermittelt. Somit kennen die Studierenden nach ihrem Bachelorabschluss den Aufbau und die Funktionen des Systems "Unternehmen" sowie die Strukturen der Unternehmensführung. Darauf aufbauend ist ihnen wohlbekannt, wie Wertschöpfungsprozesse im und zwischen Unternehmen modelliert und gestaltet werden können.
Hörerinnen und Hörer dieses Anwendungsfachs können aufgrund von wirtschaftswissenschaftlichem Basiswissen zur Gestaltung von Wertschöpfungssystemen und Geschäftsmodellen aus ingenieurwissenschaftlicher Sicht beitragen. 

Ansprechpersonen:

Das Anwendungsfach Steuerungstechnik wird durch die Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten des ISW inhaltlich geprägt. Kerninhalte sind die Konzeption und Anwendung steuerungstechnischer Mittel zur Automatisierung von Werkzeugmaschinen, Robotern und sonstigen Fertigungsanlagen. Der daraus abgeleitete Vorlesungsstoff vermittelt die Grundlagen für die industrielle Automatisierungstechnik und ist nicht nur auf die Produktionstechnik bezogen.

Ein Schwerpunkt der Ausbildung im Anwendungsfach Steuerungstechnik sind die Grundprinzipien des Aufbaus von Steuerungssystemen, die dazugehörige System- und Kommunikationstechnik und Steuerungsalgorithmen. 

Neben den möglichen Steuerungsmitteln, beginnend mit den mechanischen Steuerungen, über die hydraulischen Steuerungen hin zu Kontakt- und elektronischen Steuerungen (SPS und NC/RC), wird auch die Kompetenz in der Auswahl und Programmierung dieser Steuerungsarten vermittelt.

Anwendungsbezogene Vorlesungen zu den Gebieten der Steuerungsfunktionen für die Servicerobotik, mechatronische Anwendungen in der Medizintechnik, Montage- und Handhabungstechnik sowie der fluidischen Steuerungssysteme zeigen beispielhaft typische industrierelevante Applikationen der Steuerungstechnik. 

Ansprechpersonen:

Wie lässt sich das Verhältnis von Theorien und beobachtbaren Sachverhalten erfassen? Der Weg von Beobachtungen zu Theorien wird unter den verschiedenen Methoden der "Induktion" (bis hin zum induktiv-statistischen Schließen) geregelt; auf der anderen Seite eröffnet sich ein großer Spielraum für den Umgang mit Theorien angesichts bestimmter Beobachtungsdaten, welcher selber Gegenstand mannigfacher wissenschaftstheoretischer überlegungen ist ("Falsifikationismus", "Exhaustion" etc.). Die "Wahrheitstheorien" formulieren Kriterien für die Anerkennung empirischer und theoretischer Sätze; die "Theorie des Experiments" untersucht die Bedingungen, unter denen wir Beobachtungen anerkennen; überlegungen zur "Sprachphilosophie" fragen nach den Regeln, unter denen wir Vorstellungen sprachlich identifizieren. Wissenschaftlicher und technischer Fortschritt sind eng miteinander verknüpft. In den philosophisch-anthropologischen Fragen nach dem Wesen des Menschen (mögliche Antworten reichen vom "animal rationale" (Aristoteles) über das "tool making animal" (Franklin) bis hin zum "Mängelwesen" (Gehlen)) sind jeweils zugleich die Grundlinien der Bestimmung dessen, angelegt, was Technik ist: Von der Technik als Kompensation natürlicher Mängel bis hin zur Bestimmung von Technik als Medium.

Ansprechpersonen: