Modul Mechatronik - Wahlpflichtmodul I

Code:	148500
Modul:	Mechatronik - Wahlpflichtmodul I
Module title:	Mechatronics - Elective Module I
Version:	1.0 (07/2010)
letzte Änderung:	04.06.2014
Modulverantwortliche/r:	Prof. Dr.-Ing. Worlitz, Frank f.worlitz@hszg.de

Modul läuft im:	SoSe+WiSe (Sommer- und Wintersemester)
Niveaustufe:	Bachelor/Diplom
Dauer des Moduls:	1 Semester
Status:	Pflichtmodul
Lehrort:	Zittau
Lehrsprache:	Deutsch

Workload* in

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*	Gesamtarbeitsaufwand pro Modul (1 ECTS-Punkt entspricht einem studentischen Arbeitsaufwand von 30 Zeitstunden)
**	eine Semesterwochenstunde (SWS) entspricht 45 Minuten pro Woche

Selbststudienzeit in h	Angabe gesamt
	105

Lehr- und Lernformen:	Die Vermittlung des Fachwissens erfolgt in Form von Vorlesungen. Zur Vertiefung des Wissens dienen begleitende Übungen und Seminare. Für das Wahlpflichtprojekt ist in Gruppen von 3-5 Personen von diesen eine Projektarbeit zu leisten. Ein entsprechendes Thema wird mit einem Hochschullehrer des Fachbereiches E oder M vereinbart.

Hinweise:

Es gelten die Beschränkungen bei der Wahl der Modulkomponenten entsprechend der Studienordnung, insbesondere § 6 Abs. 5. Die Anzahl der Prüfungsleistungen ergibt sich aus der Wahl der Modulkomponenten.



Prüfung(en)
Prüfungen	Prüfungsleistung/en entsprechend Wahlpflichtkomponente/n (P)	-	50.0%
	Prüfungsleistung/en entsprechend Wahlpflichtkomponente/n (P)	-	50.0%

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Lerninhalt:

Das Wahlpflichtmodul Mechatronik I besteht entweder aus - zwei Wahlpflichtfächern mit einem Umfang von jeweils 2 Semesterwochenstunden (SWS) oder - einem Wahlpflichtfach und einem Wahlpflichtprojekt von jeweils 2 SWS oder - aus einem Wahlpflichtfach mit einem Umfang von mindestens 4 SWS. Die folgenden Wahlpflichtfächer stehen zur Auswahl zur Verfügung: W1: Magnetlagertechnik (Prüfungsleistung: PK 90) - 2 SWS Grundlagen der berührungsfreien Lagerung Aktive, passive, Supraleitende, Hybrid Lager Auslegung aktiver Magnetlager, Reglung und Diagnose; Anwendungen W2: Robotik (Prüfungsleistung: PB) - 2 SWS Grundlagen der Handhabetechnik, Aufbau von IR, Bewegungseinheiten, Greifer, Bearbeitungseinheiten, Antriebe, Wegmess-System, Steuerung, Programmierung, Sensoren, Industrieroboter und Peripherie, Peripherieelemente W3: Energie- und Kraftwerkstechnik (Prüfungsleistung: PK 120) - 4 SWS (siehe auch Modul 101950 im Modulkatalog) Energiewirtschaftliche Grundlagen Energiebegriffe und -umwandlungsverfahren, Energiebedarf, Energievorräte, Ökologische Folgen der Energiebereitstellung, Energieverbundnetze, Energieerzeugungskosten Thermodynamische Grundlagen Zustandsgrößen, Bilanzierung mit I. und II. Hauptsatz, Zustandsänderungen, Zustandsverhalten Wasser/ Wasserdampf Wärmeübertragung und Wärmeübertrager Kreisprozesse in der Kraftwerkstechnik Wirkungsgraderhöhung beim Clausius-Rankine-Prozess, Gasturbinen- und Kombi-Prozesse, Wirkungsgradkette von Kraftwerksblöcken Dampferzeuger DE-Systeme und –Wirkungsgrad, RG-Emission, Überhitzerschaltung, Dampftemp.regelung Dampf- und Gasturbinen Energieumwandlung in Turbinenstufe, Stufenarten und Entspannungsverläufe, Wirkungsgrade Kondensations- und Kühlsysteme Thermodyn. Zielstellung, Aufgaben und Varianten Rechenaufgaben zum o.g. Lerninhalt W4: Technische Diagnostik (Prüfungsleistung: PL) - 2 SWS Grundlagen der technischen Diagnostik Diagnostik und Instandhaltung, Grundprinzipien, Einführung in die Signalanalyse Ausgewählte Diagnoseverfahren Infrarotdiagnostik, Teilentladungsdiagnostik, Diagnose mechanischer Bewegungsabläufe, Anwendungen der Rauschdiagnostik, Gas-in-Öl-Diagnostik u.a. W5: SPS-Programmierung (Prüfungsleistung: PB) - 2 SWS Aufbau und Funktionsweise von SPS; Programmierverfahren für SPS Programmierung kombinatorischer und einfacher sequentieller Steuerungen mit AWL, FUP und KOP Programmierung der Analogwertverarbeitung mit AWL und FUP W6: Qualitätssicherung (Prüfungsleistung: PK 90) - 2 SWS Qualität als gesamtbetriebliche Aufgabe (Begriffe, Haftungsrecht, Wettbewerbs- und Kostenfaktor Qualität); QM-System (Ziele und Inhalt, Normen und Richtlinien, Aufbau und Einführung eines QM-Systems, Auditierung und Zertifizierung); Methoden und Werkzeuge des Qualitätsmanagements W7: Fuzzy-Controll (Prüfungsleistung: PB) - 2 SWS Einführung; Unscharfe Mengen; Begriffe, Definitionen; Zugehörigkeitsfunktionen; Überlappungsgrad, Trennwert und Betrag; Unscharfe Mengen und unscharfe Zahlen; Fuzzy-Logik; Operatoren auf Fuzzy-Mengen; Fuzzy-Relationen; Unscharfe Aussagen; Approximatives Schließen; Defuzzifizierung; Mean of Maximum; Center of Gravity (Schwerpunkt); Singleton; Teilschwerpunkt; Fuzzy-Controller; Struktur und Regelbasis; Fuzzy-PD- und Fuzzy-PID-Controller; das Fuzzy-Kennfeld; Adaption und Optimierung; Unvollständige Wissensbasis; Strukturtransformation; Fuzzy-Cluster-Analyse W8: Nichtlineare dynamische Systeme (Prüfungsleistung: PB) - 2 SWS Einführung Nichtlineare Dynamische Systeme Systemmodelle (Modellierung/Simulation; Sensibilitäts- /Stabilitätsanalyse; Attraktorrekonstruktion; Applikationen) Verhaltensmodelle (Übersichtvorträge zu Soft – Computing – Methoden (Fuzzy - Systeme, Künstliche Neuronale Netze, Multi – Agenten – Systeme)) W9: Modellgestützte Mess- und Regelverfahren (Prüfungsleistung: PB) - 2 SWS Einführung Modellgestützte Messverfahren Grundlagen linearer Beobachterstrukturen Struktur, Entwurf, Applikation klassischer linearer Beobachterstrukturen Besonderheiten nichtlinearer Beobachterstrukturen Hybrid-Verfahren (Beobachter mit fuzzy-basierter Adaption) W10: Angewandte C-Technik (Prüfungsleistung: PB) - 2 SWS / FEM (PB) - 2 SWS (siehe auch Modul 103360 im Modulkatalog) Im Teil FEM werden die mechanischen und mathematischen Grundlagen neben grundlegenden Kenntnissen zum Berechnungsablauf linearer Strukturberechnungen mit der Finite-Elemente-Methode vermittelt. Das Praktikum macht mit der Anwendung eines kommerziellen FE-Programmsystems vertraut. Es werden elementare Aufgabenstellungen zur Statik und zur Dynamik gelöst und mit bekannten Lösungen verglichen. W11: Elektromagnetische Verträglichkeit (Prüfungsleistung: PB) - 2 SWS (ab Matrikel 2012) Gesetzliche Regelungen und Normung Messtechnik für Immission und Emission Koppelmechanismen und Gegenmaßnahmen Grundsätze der Verkabelung Schirmung elektronischer Baugruppen EMV-gerechter Entwurf elektronischer Baugruppen W12: Elektronik-Konstruktion (Prüfungsleistung: PB) - 2 SWS (ab Matrikel 2010) Bauweisen elektronischer Geräte, Leiterplattentechnik, Zuverlässigkeit elektronischer Geräte, Umwelteinflüsse, Wärmeableitung Elektromagnetische Verträglichkeit, Schirmung, EMV-gerechte PVB-Entwicklung Elektrische Sicherheit, Zertifizierungen W13: Mechatronisches Wahlpflichtprojekt (Prüfungsleistung: PB) - 2 SWS Für das Wahlpflichtprojekt kann in Gruppen von 3-5 Studierenden eine Projektarbeit geleistet werden. Ein entsprechendes Thema wird mit einem Hochschullehrer des Fachbereiches E oder M vereinbart. Dabei kann von der Projektgruppe ein geeigneter Themenvorschlag unterbreitet werden. Weitere Bestandteile: - Arbeitstechniken des Ingenieurs (PB) - 2 SWS (nur bis zum WS 2013/14) - Image Processing (PB) - 2 SWS (nur bis zum SS 09) - Kfz-Sachverständigenwesen - 2 SWS (nur bis zum WS 09/10) Für das Wahlpflichtprojekt ist in Gruppen von 3-5 Personen von diesen eine Projektarbeit zu leisten. Ein entsprechendes Thema wird mit einem Hochschullehrer des Fachbereiches E oder M vereinbart. Dabei kann von der Projektgruppe ein geeigneter Themenvorschlag unterbreitet werden. Außer den oben aufgeführten Lehrveranstaltungen können zusätzliche fachspezifische Lehrveranstaltungen angeboten werden. Diese werden durch die Studienkommission vorgeschlagen, vom Fachbereichsrat/Fakultätsrat rechtzeitig vor Beginn des jeweiligen Semesters beschlossen und in geeigneter Weise im Fachbereich sowie in dieser Modulbeschreibung bekannt gemacht.

Lernergebnisse/Kompetenzen:
Fachkompetenzen:	Die Studierenden sollen entsprechend der vorgegebenen Auswahl selbständig sowie entsprechend eigener Prioritäten (persönliche Interessen, spätere berufliche Tätigkeit, Zukunftschancen der Thematik usw.) Wahlpflichtfächer auswählen. In diesen wird spezifisches Faktenwissen vermittelt. Hinsichtlich des Wahlpflichtprojektes können Vorschläge der Studierenden berücksichtigt werden. Dabei ist ein Thema zu wählen, welches dem vorgegeben Zeitumfang entspricht und thematisch zur Mechatronikausbildung passt. Die vorgegebene Aufgabenstellung ist zu analysieren, eine Arbeitsaufteilung an die Gruppenmitglieder selbständig durchzuführen und die ermittelten Teilergebnisse zusammenzuführen. Angestrebt wird eine interdisziplinäre Zusammenarbeit mit Studierenden anderer Studiengänge im Rahmen von fachbereichsübergreifenden Projekten.
Fachübergreifende Kompetenzen:	Sozialkompetenz (Durchführung der Projektarbeit in Gruppen), Methodenkompetenz (wissenschaftliche Beschreibung technischer Zusammenhänge, Aneignung einer wissenschaftlichen Darstellungs- und Ausdrucksweise), Entwicklung einer analytischen Herangehensweise bei der Lösung technischer Problemstellungen; Umgang mit modernen Softwaretools.

Notwendige Voraussetzungen für die Teilnahme:	fundierte Fachkenntnisse und Fertigkeiten im Bereich mechatronischer Grundlagen
Empfohlene Voraussetzungen für die Teilnahme:	Erfahrung bei der Bearbeitung von kleineren Projekten

Literatur:

W1: Magnetlagertechnik Vorlesungsunterlagen auf den Internetseiten des HSL W2: Robotik Warnecke, H.-J.; Schraft, R.D.: Industrieroboter, Springer-Verlag 2000 Volmer, J.: Industrieroboter, Funktion u. Gestaltung, Verlag Technik 1992 Hesse, S,; Mittag, G.: Handhabetechnik, Verlag Technik 1989 W3: Energie- und Kraftwerkstechnik Kretzschmar, H.-J.: Formelsammlung, Übungsaufgaben, Stoffwertsammlung der Techn. Thermodynamik, HS Zittau; Wierick, D. Übungsaufgaben Kraftwerkstechnik, HS Zittau; Dittmann, A.: Repetitorium der Technischen Thermodynamik, B. G. Teubner 1995; Strauß, K.: Kraftwerkstechnik, Springer Verlag 1997; Zahoransky, R.: Energietechnik, Vieweg-Verlag 2002; W4: Technische Diagnostik Porzel, R.; u.a.: Diagnostik der Elektrischen Energietechnik. Expert Verlag, 1996 Isermann, R.: Überwachung und Fehlerdiagnose. VDI Verlag Düsseldorf, 1994 W5: SPS-Programmierung Wellenreuther, G.; Zastrow, D.: Automatisieren mit SPS, Verlag Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden 2002; Wellenreuther, G.; Zastrow, D.: Automatisieren mit SPS - Arbeitsbuch, Verlag Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden 2002; W6: Qualitätssicherung Linß, G.: Qualitätsmanagement für Ingenieure. Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag 2002 Hering, E.; u.a.: Qualitätsmanagement für Ingenieure. Springer Verlag 2001 W7: Fuzzy-Control Rommelfanger, H.: Entscheiden bei Unschärfe. Springer-Verlag, 1988 Traeger, D. H.: Einführung in die Fuzzy-Logik. B. G. Teubner Verlag Stuttgart, 1994 Reusch, B.: Fuzzy Logik. Springer Verlag, 1994 v. Altrock, C.: Fuzzy Logic, Band 1 – Technologie. Oldenbourg Verlag, 1993 v. Altrock, C.: Fuzzy Logic, Band 2 – Anwendungen. Oldenbourg Verlag, 1994 v. Altrock, C. :Fuzzy Logic, Band 3 – Werkzeuge. Oldenbourg Verlag, 1995 Kahlert, J.; Frank, H.: Fuzzy-Logik und Fuzzy-Control. Vieweg & Sohn, 1993 Drechsel: Regelbasierte Interpolation und Fuzzy Control. Vieweg Computing and Engineering, 1996 Mielczarski: Fuzzy Logic Techniques in Power Systems. Physika Verlag A. Springer Company 1998 El-Hawary: Electric Power Applications of Fuzzy Systems. IEEE Press Services Knappe: Nichtlineare Regelungstechnik und Fuzzy Control. Expert Verlag W8: Nichtlineare dynamische Systeme Bräuer, K.: Chaos, Attraktoren und Fraktale, Logos Verlag, 2002 Bossel, H.: Modellbildung und Simulation, Vieweg-Verlag, 1994 Canty, M. J.: Chaos und Systeme, Vieweg-Verlag 1995 Gotzmann, J.; Peschel, M.: Nichtlineare Dynamik am IHI, IHI Zittau, 2001 Metzler, W.: Dynamische Systeme in der Ökologie, Teubner-Verlag, 1987 Peitgen, H.: Bausteine des Chaos – Fraktale, Springer-Verlag, 1992 Peitgen, H.: Chaos - Bausteine der Ordnung, Springer-Verlag, 1994 W9: Modellgestützte Mess- und Regelverfahren Wernstedt, J.. Experimentelle Prozessanalyse; Verlag Technik, Berlin, 1989 Freund, E.: Regelungssysteme im Zustandsraum I, II, Verlag Oldenbourg, München, Wien, 1987 Unbehauen, H.: Regelungstechnik I, II, III Verlag Vieweg, Braunschweig / Wiesbaden, 1989 Brammer, K.; Siffling, G.: Kalman- Bucy- Filter Verlag Oldenbourg, München, Wien, 1989 Föllinger, O.: Regelungstechnik, Hüthig Verlag, Heidelberg, 1984 W10: Angewandte C-Technik / FEM G. Kämmel, H. Franeck, H.-G. Recke: Einführung in die Finite-Elemente-Methode. Carl Hanser Verlag Müchen G. Müller, C. Groth: FEM für Praktiker-Band 1 Grundlagen. expert verlag Rennigen U. Stelzmann, C. Groth, G. Müller: FEM für Praktiker-Band 2 Strukturdynamik. expert verlag Rennigen-Malmsheim Kief, Hans B.: NC/ CNC Handbuch 05. Carl Hanser Verlag, 2005 W11: Elektromagnetische Verträglichkeit Loerzer, M.: EMV und Niederspannungsrichtlinie für den Maschinenbau. Schwab, A.: Elektromagnetische Verträglichkeit. Springer 2010 Stotz, D.: EMV in der Praxis. Springer 2013 Gräber, F.: EMV-gerechte Schirmung. Springer 2013 Franz, J.: EMV: Störungssicherer Aufbau elektronischer Schaltungen. Springer 2012 W12: Elektronik-Konstruktion Brümmer, H.: Elektronische Gerätetechnik. Vogel-Verlag. 1980 Franz, J.: EMV. Vieweg & Sohn. 2011