Systemidentifikation

Maschinenbau, Master (PO-2023)

Eindeutige ModulnummerMaschB-2665-M
Modulnummer / ModulcodeWP-SysId
ModulnameSystemidentifikation
Art des ModulsWahlpflicht
Lernergebnisse, Kompetenzen, Qualifikationsziele

Die Studierenden haben sich grundlegende theoretische Kenntnisse und Methoden der Systemidentifikation angeeignet. Sie kennen die wesentlichen Fachbegriffe sowie Konzepte und sind in der Lage, selbständig die entsprechende Fachliteratur zu lesen, ihre Kenntnisse zu vertiefen und umzusetzen. Sie sind in der Lage, sich die Lösung einer Identifikationsaufgabe systematisch zu erarbeiten.

LehrveranstaltungsartenVLmP 4 SWS
Lehrinhalte

Lerninhalte (in Deutsch):

  • Motivation und Grundidee der Systemidentifikation
  • Abtastung
  • Nichtparametrische Modelle und Schätzverfahren
  • Lineare Regression/Methode der kleinsten Quadrate
  • Grundlagen Statistik
  • Modellbewertung: Prädiktionsfehler
  • Eigenschaften von Schätzern
  • Parametrische Modelle
  • Identifikation linearer dynamischer Modelle
  • Rekursive Schätzverfahren und Identifikation zeitvarianter Systeme
  • Identifikation im geschlossenen Regelkreis
  • Nichtlineare Systemidentifikation mittels Takagi-Sugeno-Modellen
  • Mehrgrößensysteme
  • Subspace-Identifikation
  • Maximum-Likelihood-Schätzung
  • Cramar-Rao-Lower-Bound und Fisher-Informations-Matrix
  • Versuchsplanung und Testsignalentwurf
  • Modellvalidierung
  • Nichtlineare Optimierung
  • Nichtlineare Systemidentifikation mittels künstlicher neuronaler Netze
  • Ausblick
  • Fallstudien

Course content (in English):

  • Motivation and fundamental concepts of system identification
  • Sampling
  • Non-parametric models and estimation methods
  • Linear regression/least squares method
  • Statistical basics
  • Model assessment: prediction error
  • Properties of estimators
  • Parametric models
  • Identification of linear dynamic models
  • Recursive estimation methods and identification of time-varying systems
  • Identification in closed-loop operation
  • Non-linear system identification using Takagi–Sugeno models
  • Multi-variable systems
  • Subspace identification
  • Maximum likelihood estimation
  • Cramar–Rao lower bound and Fisher information matrix
  • Experiment and test signal design
  • Model validation
  • Non-linear optimization
  • Non-linear system identification using artificial neural networks
  • Outlook
Titel der LehrveranstaltungenSystemidentifikation
System Identification
Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen)Frontalunterricht, praktische Übungen im Rechnerlabor
Lecture, hands-on computer exercises
Verwendbarkeit des Moduls
Dauer des ModulsEin Semester / One semester
Häufigkeit des Angebotesjährlich im Wintersemester
SpracheDeutsch oder Englisch / German or English
Empfohlene (inhaltliche) Voraussetzungen für die Teilnahme am ModulHöhere Mathematik 1-3, Einführung in die Mess- und Regelungstechnik
Higher Mathematics 1–3, Introductory lecture in Measurement and Control Engineering
Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul keine
Studentischer Arbeitsaufwand4 SWS VL (60 Std.), Selbststudium (120 Std.)
Studienleistungenkeine
Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistungkeine
PrüfungsleistungenMündliche Prüfung 30 Min.
Anzahl Credits (ECTS)6 cp
LehreinheitMaschinenbau
Modulverantwortliche/rProf. Dr.-Ing. Andreas Kroll
LehrendeProf. Dr.-Ing. Andreas Kroll
Medienformen• Tafel
• Folien
• Beamer / Smartboard
• Rechner

• Blackboard
• Slides
• Beamer / Smartboard
• Computer
Literatur
  • C. Bohn, H. Unbehauen, Identifikation dynamischer Systeme:Methoden zur experimentellen Modellbildung aus Messdaten,Springer Vieweg, 2016
  • G.C. Goodwin, R.L. Payne, Dynamic system identification: experiment design and data analysis, Academic, 1977
  • R. Isermann, M. Münchhof: Identification of dynamic systems: an introduction with applications, Springer, 2011
  • K.J. Keesman, System identification: an introduction, Springer, 2011
  • L. Ljung, System identifikation – theory for the user, 2. Auflage, Prentice Hall, 1999