The IST-Matlab-Apps wurden am Institut für Systemtheorie und Regelungstechnik der Universität Stuttgart entwickelt und dienen als Begleitmaterial zur Vorlesung "Einführung in die Regelungstechnik". Die Studierenden können sie nutzen um die Vorlesungsinhalte an zufällig generierten Aufgaben anzuwenden und so neu gelernte Konzepte zu üben und ihr Verständnis zu vertiefen. Alle Matlab-Apps gibt es auf Deutsch und auf Englisch. Für weitere Informationen zu unseren Matlab-Apps und die zugrundliegenden Konzepte verweisen wir auf ein Paper mit dem Titel "Facilitating learning progress in a first control course via Matlab Apps", das wir beim IFAC World Congress 2020 eingereicht haben.
App zum Nyquistkriterium
In der App zum Nyquistkriterium wird die Stabilität des geschlossenen Kreises mit dem Nyquistkriterium untersucht. Ein Nyquist-Plot des offenen Kreises ist gegeben. Gesucht ist die Phasendrehung bezüglich des kritischen Punktes (-1,0) und schließlich soll die Stabilität des geschlossenen Kreises erschlossen werden.
Benötigte Matlab-Toolboxen: Control System Toolbox
App zur Stabilität und Robustheit
In der App zur Stabilität und Robustheit, sollen Robustreserven anhand des offenen Kreises bestimmt werden ("Einfach"). Des Weiteren kann in höheren Schwierigkeitsstufen "Mittel" und "Schwer" die Stabilisierung des geschlossenen Kreises mit einem P-Regler über die Ortskurve oder das Bodediagramm des offenen Kreises analysiert werden.
Benötigte Matlab-Toolboxen: Control System Toolbox, Image Processing Toolbox
Loopshaping-App
Die Loopshaping-App ist als Tutorial aufgebaut, indem nacheinander ein P-, PI-, P-Regler mit Lead-Element und PI-Regler mit Leadelement entworfen werden sollen. Anschließend, können die Studierenden einen Regler für einen CD-Player entwerfen. Alle Regler, für die der geschlossene Kreis keine bleibende Regelabweichung auf einen Einheitssprung und eine Durchtrittsfrequenz von mindestens 5000rad/s aufweist, können in den Highscore eingetragen werden. Das Auswertungskriterium ist eine hohe Robustheit, das heißt eine große Phasen- und Amplitudenreserve. Die Loopshaping-App kann auch zufällige Aufgaben generieren und ermöglicht den Studenten, ihre eigenen Regelungssysteme und sie mit Loopshaping zu regeln.
Benötigte Matlab-Toolboxen: Control System Toolbox
App zur Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit
In der App zur Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit sollen die Steuerbarkeits- und Beobachtbarkeitsmatrix berechnet werden um zu entscheiden, ob ein System steuerbar order beobachtbar ist ("Einfach"). Außerdem sind die Pole des geschlossenen Kreises oder der Fehlerdynamik des Beobachters zu berechnen ("Mittel"). Schließlich wird ein System inklusive der Pole vorgegeben. Hierfür soll ein passender Regler bzw. Beobachter entworfen werden ("Schwer").
Brückenkran-App
In der Brückenkranapp wird das Anwendungsbeispiel eines Brückenkrans herangezogen. In der App soll die Systemanalyse und Reglerauslegung im Zustandsraum anhand dieses Beispiels angewandt und vertieft werden. Unter Anderem werden Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit, Reglerauslegung über Polvorgabe, Beobachterauslegung und das Separationsprinzip behandelt.
Die IST Nyquist Matlab App, die IST Robustheit Matlab App, die IST Loopshaping Matlab App, die Steuer- und Beobachtbarkeits Matlab App sowie auch die Brückenkranapp des Instituts für Systemtheorie und Regelungstechnik ist lizenziert unter der Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.