Technische Kybernetik

Im individuellen Übersichtsplan tragen Sie ihre Fächerwahl in den Containern Vertiefungsmodule, Spezialisierungsmodule und Wahlfach ein. Diesen müssen Sie von den jeweiligen Professoren und Professorinnen (Prüfungsausschussvorsitzende/r und Verantwortliche/r der Spezialisierungsfächer) bestätigen lassen und dem Prüfungsamt vorlegen.

Ein vollständig unterzeichneter Übersichtsplan ist für die Anmeldung von Wahlpflichtmodulen, Wahlmodulen sowie der Master-Arbeit notwendig. Ein frühzeitiges Ausfüllen und Einholen der notwendigen Unterschriften ist gewünscht und sinnvoll.

Am Montag, den 27.06.22, fand eine Informationsveranstaltung zum Master-Studiengang Technische Kybernetik für Bachelorstudierende ab dem 6. Semester statt. Das Handout des administrativen Teils ist unten verlinkt.

Für die Absolventinnen und Absolventen des Master-Studiengangs Technische Kybernetik gibt es eine eigene jährliche Abschlussfeier im Herbst. Diese ist unabhängig von der Abschlussfeier der Maschinenbau-Fakultäten.

Der Termin ist dieses Jahr der 17.11.2023.

Bei erfolgreichem Abschluss jeweils von August des vorherigen Jahres bis Juli erhalten Sie eine Einladung.

Die Vorstellung der Spezialisierungsfächer findet im Wintersemester 2023/2024 in Präsenz am Dienstag, den 10.10.2023 von 13:30 bis 17:00 Uhr und am Mittwoch, den 11.10.2023 von 14:00 bis 16:00 Uhr in Pfaffenwaldring 9, Raum 0.144 statt.

Das Programm finden Sie anbei.

Kurzbeschreibung:

Die Sicherstellung einer umweltverträglichen, ökonomischen und zuverlässigen elektrischen Energieversorgung ist eine der zentralen Aufgaben, der sich Forschung, Industrie und Politik in den nächsten Jahrzehnten stellen müssen. Die größte Herausforderung besteht darin, die Transformation einer von nuklearen und fossilen Kraftwerken dominierten hin zu einer von erneuerbaren Energien geprägten Energieversorgung zu ermöglichen.

Die zunehmende Einspeisung erneuerbarer Energien bringt grundlegende Änderungen im Kraftwerkseinsatz und Netzbetrieb mit sich. Aufgrund der steigenden Komplexität des Gesamtsystems kommt systemdynamischen und regelungstechnischen Aspekten eine zunehmende Bedeutung in der elektrischen Energieversorgung zu.

Im Spezialisierungsfach sind die zwei Pflichtvorlesungen „Dynamik elektrischer Verbundsysteme“ und „Regelungstechnik für Kraftwerke“ vorgesehen. Die weiteren Vorlesungen können aus einem breiten Spektrum mit dem entsprechenden energie-, netz- oder kraftwerktechnischen Bezug gewählt werden.

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Kurzbeschreibung:

Das Spezialisierungsfach "Autonome Systeme und Regelungstechnik" soll als methodisch orientiertes Spezialisierungfach vertiefte Kenntnisse in der Regelungstechnik, einem der Kernbereiche der Technischen Kybernetik, vermitteln. Ein besonderer Fokus soll hierbei mit der Betrachtung von autonomen Systemen und Netzwerken auf einem modernen Teilbereich und aktuellen Forschungsgebiet der Regelungstechnik an der Schnittstelle zur Informatik liegen.

Innerhalb des Spezialisierungsfaches können die benötigten 18 ECTS frei aus allen o.g. Modulen zusammengestellt werden. Es empfiehlt sich, das nicht im Bereich "Advanced Control" absolvierte Modul aus "Nonlinear Control", "Optimal Control" und "Robust Control" zu belegen, um das dort vermittelte regelungstechnische Aufbauwissen zu vervollständigen. Dies ist jedoch nicht verpflichtend. Die weiteren genannten Module mit regelungstechnischem Bezug vermitteln erweiterte Kenntnisse in jeweils einem speziellen und modernen Teilgebiet der Regelungstechnik, während die angebotenen Module aus der Informatik insbesondere den Aspekt der autonomen Systeme vertiefen.

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Kurzbeschreibung:

Im Anwendungsfach sind zwei Pflichtvorlesungen (Kernfächer) vorgesehen. Es kann aus drei möglichen 
Kernfächern gewählt werden. Die restlichen Module können frei gewählt werden: 

1. Das Modul „Planungsmethoden in der Energiewirtschaft“ verdeutlicht die Bedeutung des „systemaren“ Ansatzes für die Bewältigung gesellschaftlich-technisch-ökonomisch-ökologischer Stand: 21.10.2019 Probleme. Die Teilnehmer erhalten eine Einführung in die „systemtechnischen“ oder „systemanalytischen“ Planungs- und Analysemethoden, die zur Lösung komplexer, interdisziplinärer Planungs- und Entscheidungsaufgaben in der Energiewirtschaft und der Energiepolitik verwendet werden. Dabei stehen die Vermittlung der wichtigsten systemtechnischen Methoden und Verfahren und deren Anwendung auf Fragestellungen aus der Energiewirtschaft und Energiepolitik im Mittelpunkt. Zum Modul gehört neben einer Vorlesung mit 2 SWS eine Übung mit 1 SWS und eine Laborübung „Prognoselabor“ (1 SWS als Blockveranstaltung). 

2. Das Modul „Energiehandel und Energiemärkte“ hat zum Ziel, die Grundbegriffe und Grundzüge von Energiemärkten (insbesondere Öl-, Erdgas-, Kesselkohle- und Strommärkte) sowie von Emissionsrechten zu vermitteln. Dabei rücken die Charakteristika und Zusammenhänge von Commodity-Märkten (Warenmärkte) in den Fokus: Märkte, Produkte, Marktplätze, Preisbildungsmechanismen, Eigenschaften von Angebot und Nachfrage, Rahmenbedingungen. Es werden die Mechanismen an Börsen und anderen Marktplätzen betrachtet. Ebenso werden die Aufgaben solcher Märkte, Grundlagen für deren Effizienz und die Interessen der unterschiedlichen Akteure betrachtet und diskutiert. Die Studentinnen und Studenten setzen sich intensiv mit marktbasierten Risiken, insbesondere Preis- und Counterparty Risiken auseinander, lernen Methoden zur Messung und Konzepte zum Management solcher Risiken sowie Handelsstrategien kennen. Sie wissen, wie eine Handelsposition zu bestimmen ist, können diese bewerten und zielgerichtet verändern. Der Zusammenhang zwischen Märkten, Preiserwartungen, Risikomanagement und Investitionen ist ihnen geläufig sowie Vermarktungsstrategien für Energieerzeugungsanlagen und Speicher. Darüber hinaus lernen sie die Organisation von Handelshäusern kennen, die in Commodity-Märkten agieren. Die in den Vorlesungen (2 SWS) vermittelten theoretischen Grundlagen werden in der Übung (1 SWS) und mittels eines Planspiels (1 SWS als Block Veranstaltung) zum Thema Energiehandel interaktiv getestet.

3. Im Modul „Nachhaltige Energieversorgung und Rationelle Energienutzung“ werden Grundlagen der rationellen Energieanwendung und Methoden zur quantitativen Bilanzierung und Analyse von Energiesystemen behandelt. Darüber hinaus erfahren die Teilnehmer mehr über wichtige Systeme zur rationellen Energieanwendung in der Industrie und im Gebäudebereich. Sie können Anlagenkonzepte erstellen, analysieren und bewerten. Im Fokus stehen vor allem Analysemethoden des energetischen Zustandes von Anlagen, Exergie-, Pinch-Point-, Prozesskettenanalyse, Systemvergleiche von Energieanlagen, Rationelle Kraft-Wärme-Kopplung, vernetzte Systeme, Abwärmenutzungssysteme, Wärmerückgewinnung, neue Energiewandlungstechniken und Sekundärenergieträger. Das Modul besteht aus einer Vorlesung mit 3 SWS und einer zugehörigen Übung mit 1 SWS. 

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Kurzbeschreibung:

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Kurzbeschreibung:

Das Wort Mechatronik steht für einen ganzheitlichen Ansatz der Entwicklung von integrierten Systemen, die aus mechanischen, elektronischen und informationstechnischen Komponenten bestehen.

Die Hauptgründe für die Einführung der Mechatronik im Automobil liegen in der Verbesserung

• der Wirtschaftlichkeit sowie der Leistungsfähigkeit (z.B. Antriebsstrangoptimierung), 
• des Komforts (z.B. Klimaregelung, elektrische Fensterheber und Sitzverstellung),
• der Sicherheit (z.B. Fahrdynamikregelung, Airbag, Wegfahrsperre) sowie
• der Umweltverträglichkeit (z.B. Abgasregelung). 

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Kurzbeschreibung:

Das Spezialisierungsfach "Mathematische Methoden der Kybernetik" wird ab dem Wintersemester 2015/16 angeboten und richtet sich an Studierende der neuen Prüfungsordnung, die sich im kleinen oder großen Spezialisierungsfach in Richtung der Mathematik vertiefen wollen.

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Kurzbeschreibung:

Im Spezialisierungsfach Nichtlineare Mechanik werden die Studierenden in eine mathematisch orientierte Beschreibung der Mechanik eingeführt. In den Vorlesungen werden neue mathematische Konzepte vermittelt, welche gemeinsam in der Mechanik und Mathematik entwickelt worden sind. Auf diese Weise wird ein theoretisches Fundament gelegt, welches sowohl für die Grundlagenforschung in der Mechanik, als auch für anwendungsorientierte Forschung in z.B. Robotik, Schwingungstechnik und Strukturmechanik, benötigt wird. Das Spezialisierungsfach ermöglicht dem Studierenden sich in der Mechanik theoretisch, numerisch und experimentell auf höchstem Niveau weiterzuentwickeln.

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Die zugrunde liegende Systemtheorie mit der heute Optiken üblicherweise beschrieben werden wurde direkt aus der (elektrischen) Nachrichtentechnik/Regelungstechnik übernommen und basiert auf dem Fourierformalismus. Alle wesentlichen optischen Phänomene (Beugung, Elemente, Propagation), aber eben auch das Gesamtsystem lassen sich mit diesem systemtheoretischen Ansatz sehr vorteilhaft erfassen.

Neben der reinen Beschreibung und Optimierung von klassischen, statischen Systemen (z.B. Fernrohr), die durch die systemtheoretische Beschreibung ermöglicht wird, ist darüber hinaus auch die Regelung von Systemen ein zunehmend wichtiges Instrument, um die Leistungsfähigkeit von optischen Systemen weiter zu steigern. Viele moderne optische Systeme sind nicht statisch, sondern lassen sich dynamisch adaptieren. Neben mechanischen Stellgliedern (z.B. Scansysteme, Autojustage, deformierbare Spiegel, fokussierende Systeme) kommen auch elektro-optische oder magneto-optische Modulationsprinzipien zum Einsatz. Teilweise werden mikromechanische oder auf Flüssigkristallen basierende Modulatoren zur Parameteradaption in hoher Geschwindigkeit genutzt. Die Anwendungen sind so vielfältig wie das Gebiet der Optik selbst und reichen von Kompensationssystemen in der Halbleiterproduktion (Lithografie) über die Steuerung von Lasern in der Materialbearbeitung bis zur Mikrobiologie (z.B. Manipulation von Zellen). Für entsprechende Systeme ist eine regelungstechnische Herangehensweise unabdingbar, wenn optimale Resultate erzielt werden sollen. Ein typisches Beispiel ist die adaptive Optik bei Großteleskopen, bei der Aberrationen aufgrund der Erdatmosphäre in hoher Geschwindigkeit (kHz) gemessen und durch geeignete Ansteuerung von deformierbaren Spiegeln ausgeglichen werden. Dazu müssen mehrere hundert gekoppelte Aktuatoren in hoher Geschwindigkeit simultan geregelt werden. Aber auch preisgünstige Systeme benötigen geeignete Regelungstechniken (z.B. Bildstabilisation in Kameras).

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Das Spezialisierungsfach wird erstmals im Rahmen der Vorstellung der Spezialisierungsfächer im Oktober 2018 vorgestellt.

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Das Spezialisierungsfach 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 Spezialisierungsfach Steuerungstechnik liegt in den Methoden der gezielten regelungs- und steuerungstechnischen Beeinflussung der koordinierten Bewegung von mehrachsigen Systemen (Werkzeugmaschinen, Industrie- und Serviceroboter) sowie deren technische Implementierung in einem industriellen Automatisierungssystem.

Ergänzende Vorlesungen behandeln die Aspekte der Anwendung von Robotersystemen, die softwaretechnische Implementierung von Steuerungssystemen und die übergeordnete Prozessplanung und Leittechnik.

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.

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Kurzbeschreibung:

Die Systembiologie ist ein noch relativ junges und aufstrebendes Forschungsfeld mit Anwendungen in der Medizin, der Biotechnologie und der synthetischen Biologie. Mit ganzheitlichen interdisziplinären Ansätzen, die sowohl Experimente als auch Modellierung und Modellanalyse umfassen, möchte die Systembiologie zu einem besseren Verständnis biologischer Systeme beitragen. Dieses Verständnis trägt beispielsweise dazu bei, personalisierte Therapien zu entwickeln oder biotechnologische Produkte zu optimieren.

Im Spezialisierungsfach Systembiologie werden Methoden zur Modellierung und Analyse biologischer Systeme behandelt. Das Spezialisierungsfach zeichnet sich durch ein breites Angebot unterschiedlicher Lehrveranstaltungen unter Mitwirkung verschiedener Institute aus. Die Lehrveranstaltung ‚Systemtheorie in der Systembiologie‘ ist eine Pflichtvorlesung in diesem Spezialisierungsfach. Sie vermittelt Modellierungsansätze zur Beschreibung intrazellulärer Prozesse wie Signaltransduktion, Genregulation oder metabolische Prozesse. Im Vordergund stehen die Erstellung solcher Modelle, deren Implementierung sowie mathematische Analysen.

Es gibt weiterhin ein breites Angebot an Wahlmöglichkeiten, das sich in Lehrveranstaltungen im Kern der Systembiologie (Systemtheorie in der Systembiologie, Grundlagen der Systembiologie, Einf. in die Methoden der Systembiologie), Modellierung in der Biologie (Stochastische Prozesse und Modellierung, Biology by the numbers, Einführung in die Modellierung von Herzdynamiken), Bioinformatik (Bioinformatik, Analyse von Hochdurchsatzdaten), Anwendungsgebiete (Metabolic Engineering, Industrielle Biotechnologie, Grundlagen der Biomedizinischen Technik, Bioreaktionstechnik, Prinzipien der Stoffwechselregulation, Biokatalyse I, Zellbiologische Grundlagen der Systembiologie) sowie Methoden (Methoden der Unsicherheitsanalyse) aufgliedert.

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Das Spezialisierungsfach Systemdynamik/Automatisierungstechnik fokussiert auf die Kette von der Modellierung über die Identifikation, Systemanalyse sowie Synthese von dynamischen Prozessen unter dem anwendungsorientierten Aspekt der automatisierungstechnischen Implementierung. In der Vorlesung Modellierung und Identifikation dynamischer Systeme werden die Grundlagen gelegt, wie dynamische Systeme ausgehend von der theoretischen Modellbildung experimentell in ihren Parametern identifiziert und validiert werden können. Die Vorlesung Flache Systeme bietet das Werkzeug zur umfassenden Systemanalyse. Zur Validierung der Modelle ist die Simulation ein weiterer Stützpfeiler. Hierzu wird ergänzend zur Simulationstechnik im Bachelor eine weiterführende Vorlesung zu objektorientierten Simulationstools angeboten. Diese validierten Modelle sind dann Grundlage für den weiteren Regelungsentwurf, der in den Modulen der Regelungstechnik des IST behandelt wird. Die Vorlesung Dynamik ereignisdiskreter Systeme hat zum Ziel, in praktischen Applikationen nicht vermeidbare übergeordnete Steuerung in einer methodischen Basis zu definieren. Die Vorlesung Automatisierungstechnik bietet einen Überblick über Umsetzung von Automatisierungssystemen in Sensorik und Aktorik sowie Hard- und Software-Toolketten. Die Vorlesung Dynamische Filterverfahren dient insbesondere dazu, Methoden zu erlernen, um Messsignale aufzubereiten. Die Vorlesungen zur Numerischen Optimierung sowie zur Prozessführung in der Verfahrenstechnik behandeln das Thema der Sollgrößengenerierung, die bei Automatisierungssystemen eine erhebliche Rolle spielt. Im Praktikum Systemdynamik werden die Inhalte des Spezialisierungsfachs vertieft. Das vorliegende Spezialisierungsfach bietet in Kombination mit den Modulen der Regelungstechnik die entsprechenden ergänzenden Veranstaltungen mit dem Ziel der anwendungsnahen Umsetzung in Automatisierungssysteme.

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Das Spezialisierungsfach Technische Dynamik befasst sich mit der Analyse, Modellierung, Simulation und Optimierung mechanischer und mechatronischer Systeme. Aufbauend auf der Methode der Mehrkörperdynamik werden hierzu weitergehende Methoden aus dem Bereich der Elastodynamik, Mechatronik, Systemdynamik und Numerik behandelt. Typische Anwendungsfelder der Technischen Dynamik sind die Maschinendynamik, Fahrzeugdynamik, Robotik, Unsicherheitsbehandlung, Biomechanik und Kontaktmechanik.

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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 Spezialisierungsfach Verkehrssysteme werden Modelle und Methoden zum Entwurf, zur Bemessung und zum Betrieb von Verkehrsnetzen und einzelner Verkehrsanlagen im Straßen- und Schienenverkehr behandelt.

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Im Spezialisierungsfach Wirtschaftskybernetik werden komplexe Problemstellungen in Wertschöpfungs- und Managementprozessen aus einer ingenieurwissenschaftlichen Systemperspektive betrachtet. In der Vorlesung Wirtschaftskybernetik III stehen Fragestellungen aus den Bereichen Innovationsmanagement, Wissensmanagement und unternehmensübergreifende Wertschöpfungssysteme im Vordergrund. Die enge Anbindung des Instituts für Diversity Studies in den Ingenieurwissenschaften an das Zentrum für Management Research der Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf ermöglicht die Einbindung aktueller Praxisbeispiele und Anwendungen in die Lehrveranstaltungen.

In den methodenorientierten Vorlesungen des Wahlpflichtbereichs werden Konzepte, Methoden und Werkzeuge der systemorientierten Gestaltung von Prozessen und Strukturen für spezielle Anwendungsbereiche vermittelt und Wissen zu Modelltypen und Modellierungsmethoden erarbeitet. Das Seminar zu wechselnden Generalthemen dient der eigenständigen Vertiefung eines Themenfelds durch die Studierenden. Das Wahlmodul ergänzt das Spezialisierungsfach durch wechselnde Inhalte aus dem Bereich der Forschung.

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