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Studienschwerpunkt Automatisierungstechnik

Die Automatisierungstechnik befasst sich mit Verfahren zur selbstständigen Steuerung technischer Anlagen. Diese Zielsetzung findet sich in vielen Bereichen, beispielsweise bei der Steuerung von Elektroenergienetzen, der Regelung und Optimierung verfahrenstechnischer Anlagen, der Überwachung und Steuerung von Fahrzeugströmen in der Verkehrstechnik, der Steuerung von Robotern und Fertigungszellen, der Überwachung medizinischer Geräte oder in der Gebäudeautomatisierung. Die Automatisierungstechnik trägt damit entscheidend zum sicheren, ökonomischen und umweltschonenden Betrieb von Geräten und Anlagen bei, wie Autopiloten bei Flugzeugen, die Motorsteuerung und Antiblockiersysteme in Kraftfahrzeugen oder die Regelung der häuslichen Heizungsanlage zeigen.

Ausbildungsziel

Ziel dieses Studienschwerpunktes ist die Ausbildung von Absolventen der Elektrotechnik und Informationstechnik, die die vielfältigen Verfahren und Methoden der Automatisierungstechnik kennen und aus diesen die für die betrachtete Anwendung zweckmäßigen auswählen und einsetzen können. Den Absolventen dieses Studienschwerpunktes bietet sich ein weites Einsatzgebiet in vielen Industriezweigen, sowie in Gebieten der Medizin oder der Umwelttechnik.

Automatisierungstechniker greifen auf Verfahren der technischen Informatik für die Gestaltung zweckmäßiger Rechnerarchitekturen und für die Echtzeitprogrammierung der Steuerungsalgorithmen sowie auf Methoden der Kommunikationstechnik für die Signalverarbeitung und -übertragung zurück, was den interdisziplinären Charakter dieses Studienschwerpunktes verdeutlicht.

Die Ausbildungsziele lassen sich in vier Gruppen zusammenfassen:

  • Systemdenken: Modellbildung dynamischer Systeme, Zerlegungs- und Analysemethoden
  • Methoden der Automatisierungstechnik: Regelung, Steuerung, Prozessüberwachung, Fehlerdiagnose, Optimierung
  • Automatisierungsgeräte: Verständnis für den gerätetechnischen Hintergrund der zu automatisierenden Systeme und der für die Automatisierung eingesetzten Hardware und Software einschließlich rechnergestützter Entwurfs- und Inbetriebnahmehilfsmittel
  • Anwendungsgebiete: Spezifika der Automatisierung von Systemen aus unterschiedlichen Anwendungsgebieten.

Voraussetzungen

Der Schwerpunkt baut auf folgenden Fächern aus dem Bachelorstudium auf:

 LV-Nummer  Lehrveranstaltung SWS  Dozent  Semester 
 141 003  Automatisierungstechnik 4 SWS  Fay WS
 141 203  Nachrichtentechnik 4 SWS  Sezgin WS

Auf Wunsch können diese Fächer als Wahlpflichtfächer nachgeholt werden.


Die Fächer des Studienschwerpunktes

Pflichtfächer

 Methoden der Automatisierungstechnik
 LV-Nummer  Lehrveranstaltung SWS  Dozent  Semester 
 141 217  Optimierung in der Informationstechnik 4 SWS  Sezgin SS
 141 007  Systemdynamik und Reglerentwurf 4 SWS  Wölfel WS
 141 006  Graphbasierte Methoden und Optimierung in der Regelungstechnik* 4 SWS  Wölfel SS
* Das bisherige Pflichtfach "Mehrgrößensysteme und digitale Regelung" wird ab SS 2026 durch die LV "Graphbasierte Methoden und Optimierung in der Regelungstechnik" ersetzt.
 Systemtheoretische und informationstechnische Grundlagen
 LV-Nummer  Lehrveranstaltung SWS  Dozent  Semester 
 141 042  Digitale Signalverarbeitung 4 SWS  Alameer Ahmad WS
 141 215  Funkkommunikation 4 SWS  Ochs WS
 141 016  Prozessautomatisierung* 4 SWS  Fay SS
* Das bisherige Pflichtfach "Künstliche Intelligenz für Ingenieure" wird ab SS 2023 durch die LV Prozessautomatisierung" ersetzt. Diese Veranstaltung wird ab dem SS 2023 mit 4 SWS (5 LP) als Vorlesung mit Praxisübung angeboten.

Wahlpflichtfächer

 LV-Nummer  Lehrveranstaltung SWS  Dozent  Semester 
 141 042  Ablaufsteuerungen: Entwurf und Realisierung 4 SWS  Fay SS
 141 135  Agentic AI and Foundational Models (FMs) in Network Management 4 SWS  Taleb SS
 212 006  Artificial neural networks 4 SWS  Cheng (NI) WS
 141 020  Automatisierung verteilter Systeme 4 SWS  Fay WS
 211 048  Autonomous Robotics: Action, Perception and Cognition 3 SWS  Schöner (NI) SS
 209 800  Biomedizinische Funktionssysteme I 3 SWS  Hexamer WS
 141 022  Computer Vision for Industrial Systems 4 SWS  Manca SS
 141 083  Elektrische Antriebe 4 SWS  Staudt WS
 141 145  Embedded Systems Design 4 SWS  Ullah WS
 141 144  Fault-Tolerance and Reliable System Design 4 SWS  Kumar SS
 136 460  Fertigungsautomatisierung 4 SWS  Kuhlenkötter (MB) SS
 141 213  Fundamentals of data science 4 SWS  Sezgin SS
 141 088  Geregelte leistungselektronische Stellglieder 4 SWS  Staudt SS
 141 069  Kognitive Sensorik 3 SWS  Brüggenwirth (extern) WS
 141 210  Lineare zeitvariante Systeme: Methoden und Anwendungen 3 SWS  Ochs SS
 212 501  Machine Learning: Unsupervised Methods (with Problem Based Learning) 4 SWS  Wiskott (NI) WS
 141 386  Mikroaktorik und Mikrosensorik 4 SWS  Hoffmann WS
 141 385  Mikrosysteme 4 SWS  Hoffmann SS
 139 070  Modellierung und Entwurf systemdynamischer Systeme* 4 SWS  Leonow (MB) WS
 137 270  Prozessführung und Optimalsteuerung* 4 SWS  Mönnigmann (MB) WS
 137 460  Vernetzte Produktionssysteme 4 SWS  Prinz (MB) WS
 LV der Technischen Universität Dortmund
 140 005  Automotive Systems 3 SWS  Bertram (TU Do) SS
 140 005  Automated Driving 3 SWS  Schauten (TU Do) WS
 140 005  Datenbasierte Modellierung und Optimierung 3 SWS  Hoffmann (TU Do) WS
 140 005  Learning in Robotics 3 SWS  Hoffmann (TU Do) SS
 140 005  Mobile Roboter 3 SWS  Hoffmann (TU Do) SS
 140 005  Modellierung und Regelung von Robotern 3 SWS  Hoffmann (TU Do) WS
 140 005  Nichtlineare Systeme und adaptive Regelung 3 SWS  Bertram (TU Do) WS
 140 005  Regelungstechnische Modellierung und Identifikation 3 SWS  Bertram (TU Do) WS
 140 005  Scientific Programming in Matlab 3 SWS  Hoffmann (TU Do) WS

* Teilnahme nach der Maßgabe freier Plätze.

In Absprache mit dem Schwerpunktkoordinator können weitere Fächer als Wahlpflichtfach anerkannt werden. Dies gilt insbesondere für Fächer aus den anderen ingenieurwissenschaftlichen Fakultäten und von der TU Dortmund.


Praktische Fächer

(wahlweise 1 Praktikum und 1 Seminar)
Master-Seminare
 LV-Nummer  Lehrveranstaltung SWS  Dozent  Semester 
 143 002  Aktuelle Themen der Automatisierungstechnik 3 SWS  Wölfel SS
 143 204  Algorithmen der Signalverarbeitung 3 SWS  Sezgin WS
 143 081  Energiesystemtechnik 3 SWS  Sourkounis SS
 143 160  Informationstechnik und Kommunikationsakustik 3 SWS  Martin SS
 143 220  Medizintechnik 3 SWS  Schmitz SS
 143 203  Memristive Systeme für Neuromorphe Schaltungen 3 SWS  Ochs SS
 143 121  Mobilkommunikation 3 SWS  Vogt WS
Master-Praktika
 LV-Nummer  Lehrveranstaltung SWS  Dozent  Semester 
 142 001  Automatisierungstechnik 3 SWS  Wölfel SS
 310 536  Autonomous Robotics 2 SWS  Schöner (NI) WS
 202 620  Biomedizinische Messtechnik 2 SWS  Hexamer SS
 142 081  Kommunikationssysteme I 3 SWS  Sezgin SS
 142 081  Leistungselektronik und Energiesystemtechnik 3 SWS  Sourkounis WS
 142 220  Medizintechnik 3 SWS  Schmitz WS
 142 062  Mess- und Regelschaltungen mit Mikrocontrollern 3 SWS  Musch SS
Master-Projekte
 LV-Nummer  Lehrveranstaltung SWS  Dozent  Semester 
 142 002  Systemtechnik 3 SWS  Wölfel SS
 142 182  Zeitvariante Übertragungssysteme 3 SWS  Ochs SS

Die Pflichtfächer des Studienschwerpunktes im Einzelnen

Systemdynamik und Reglerentwurf
Dr.-Ing. C. Wölfel

Inhalt:

  • Beschreibung und Verhalten linearer kontinuierlicher Systeme: Zeitbereich u. Frequenzbereich
  • Stabilitätsanalyse rückgekoppelter Systeme
  • Reglerentwurfsverfahren für einschleifige Regelungen

Angeboten im: WS

Graphbasierte Methoden und Optimierung in der Regelungstechnik
Dr.-Ing. C. Wölfel

Inhalt:

  • Graphbasierte Methoden (Kürzeste-Wege-Verfahren, Fluss- und Strukturoptimierung)
  • Konvexe Optimierungsverfahren für zeitgetriebene Systeme der Regelungstechnik

Angeboten im: SS

Prozessautomatisierung
Prof. Dr.-Ing. A. Fay

Inhalt:

  • Prozessleittechnik: Darstellung, Einrichtungen, Aufgaben
  • Prozessleitsysteme: Darstellung, Aufbau, Aufgaben
  • Technische Realisierung von Steuerungen: Vernetzte Steuerungen
  • Prozessvisualisierung und Informationsübermittlung und Informationsmodelle für Prozesse und Anlagen
  • Arbeitssicherheit und Anlagenschutz
  • Praxisorientierte Übungen: SPS, LabVIEW, Inbetriebnahme am Beispiel einer verfahrenstechnischen Anlage, Modellierung und Regelung kleinerer Anlagen

Angeboten im: SS

Funk-Kommunikation
Priv.-Doz. Dr.-Ing. K. Ochs

Inhalt:

  • Mobilfunkkanal:
    Lineares zeitvariantes System, Zeitdiskretes Basisbandmodell, Kenngrößen bei einem Kanal mit Mehrwegeausbreitung, Rayleigh-, Rice-Kanal;
  • Diversität bei einer Punkt-zu-Punkt-Kommunikation:
    Zeitdiversität, Antennendiversität, Frequenzdiversität;
  • Kapazität von Mobilfunkkanälen:
    Kapazität eines AWGN-Kanals, Lineare zeitinvariante Gauß-Kanäle, Ausfallwahrscheinlichkeit und Kapazität
  • Mehrgrößensysteme (MIMO):
    Übertragung basierend auf einer Singulärwertzerlegung, Empfänger-Architekturen, MIMO-Kanal mit langsamem Schwund, Diversität-Multiplex-Kompromiss

Angeboten im: WS

Optimierung in der Informationstechnologie
Prof. Dr.-Ing. A. Sezgin

Inhalt:

  • Lineare Algebra & Optimierung
  • Wahrscheinlichkeitstheorie
  • Informationsmaße
  • Kanäle
  • Kapazität von diskreten gedächtnislosen Kanälen
  • Gauss-Kanäle
  • Freiheitsgrade
  • Sicherheit in der Kommunikation

Angeboten im: SS

Digitale Signalverarbeitung
Dr.-Ing. Alaa Alameer Ahmad

Inhalt:

  • Zeitdiskrete und digitale Signale (reell, komplex)
  • Eigenschaften diskreter Signale und Systeme im Zeit- und Frequenzbereich
  • Abtasttheoreme für reelle und komplexe Tiefpasssignale
  • z-Transformation: Existenz, Eigenschaften, Stabilität digitaler Systeme
  • Zeitdiskrete und Diskrete Fourier-Transformation: Eigenschaften, Beziehungen zu anderen Transformationen
  • Deterministische Spektralanalyse: DFT-Analyse periodischer Signale, Gebrauch von Fensterfunktionen
  • Übertragungsfunktion: Pol-/Nullstellen-Darstellung, Frequenzgang
  • Realisierbarkeitsbedingungen für digitale Systeme
  • Entwurf rekursiver Filter
  • Entwurf linearphasiger FIR-Filter
  • Strukturen digitaler Filter: Kanonische rekursive (IIR) und nichtrekursive (FIR) Strukturen
  • Merkmale und Einsatz digitaler Signalprozessoren

Angeboten im: WS