Aufbaumodul II Grundgebiete der Elektrotechnik C
| Credits | Workload | Kontaktzeit | Selbststudium | Dauer | Semester-Zeitraum | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 16 CP | 480 h | 12 SWS (180 h) | 300 h | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
Teilnahmevoraussetzungen
Das Projekt ist gemäß § 6 der BPO anwesenheitspflichtig.
Das Bestehen der Eingangsprüfung (Online-Test) ist Voraussetzung für die Teilnahme an der Projektarbeit.
Lehrveranstaltungen
| Veranstaltung/ Lehrform | CP | SWS | Semester | Häufigkeit | |
|---|---|---|---|---|---|
| Vorlesung und Übung Mathematische Methoden der Elektrotechnik | 5 CP | 3 SWS | 3. Sem. | WS, jährlich | |
| Projekt Elektrotechnik und Informationstechnik | 3 CP | 3 SWS | 3. Sem. | WS, jährlich | |
| Vorlesung und Übung Grundgebiete der Elektrotechnik 4 | 8 CP | 6 SWS | 4. Sem. | SoSe, jährlich | |
Prüfungsleistung
Mathematische Methoden der Elektrotechnik:
Klausur (90 Minuten)
Projekt Elektrotechnik und Informationstechnik:
Teilnahmenachweis basiert auf
- Anwesenheit und Mitarbeit im Team während der gesamten Projektdurchführung;
- Abgabe einer vollständigen Dokumentation und Beteiligung an der Abschlusspräsentation.
Grundgebiete der Elektrotechnik 4:
Klausur (90 Minuten); Anrechnung einer Übungsklausur gemäß §7 Abs. 15
Note
Die Modulnote setzt sich zusammen aus den nach CP gewichteten Klausurnoten.
Bonuspunkteregelung Übungsklausur:
eine Anrechnung der in der korrigierten Übungsklausur erbrachten Leistung kann bei der Ermittlung der Klausurnote mit einem Einfluss von bis zu 20% erfolgen.
Auch ohne Bonuspunkte können in der regulären Klausur 100% erreicht werden. Die Notenverteilung wird ausschließlich anhand der Ergebnisse aus der regulären Klausur festgelegt. Hat ein Studierender auf Basis dieser Notenverteilung die Klausur mit mindestens 4,0 bestanden, so werden ihm seine in der Übungsklausur erreichten Bonuspunkte angerechnet. Aus der Summe der Klausur. und Bonuspunkte ergibt sich nach der zuvor festgelegten Notenverteilung die Endnote. Jeder Studierende hat auch ohne Teilnahme an der Übungsklausur die Möglichkeit, die Prüfung mit einer 1,0 abzuschließen. Eine Anrechnung des Ergebnisses auf die Gesamtnote ist nur möglich, wenn Übungsklausur und Prüfungsklausur im selben Semester stattfinden; außerdem darf es sich nur um den ersten Versuch der Prüfungsklausur handeln. Die Gesamtnote des Moduls ergibt sich aus der Mittelung der nach CP gesichteten Einzelnoten.
Lernergebnisse / Kompetenzen
Mathematische Methoden der Elektrotechnik
Nach erfolgreicher Teilnahme an den Modulveranstaltungen sind die Studierenden in der Lage,
- mathematische Methoden zur Lösung linearer Gleichungssysteme zu verstehen,
- mathematische Methoden der Abtastung, der Faltung, der z-Transformation und der Fourier-Transformation zu verstehen,
- die Relevanz dieser Methoden zur Beschreibung zeitdiskreter Signale, zur Beschreibung der Signalfilterung und des Spektralgehalts von Signalen zu erkennen,
- diese Methoden mit Hilfe von 'MATLAB Tools' auf konkrete Fälle der Signalanalyse anzuwenden und auf diese Weise einfache Systeme der Elektrotechnik und der Informationstechnik hinsichtlich ihrer Eigenschaften zu bewerten und im Hinblick auf vorgegebene Anforderungen zu optimieren.
Projekt Elektrotechnik und Informationstechnik
Nach erfolgreicher Teilnahme an den Modulveranstaltungen sind die Studierenden in der Lage,
- mathematische Methoden der digitalen Signalverarbeitung und Messtechnik (z.B. Abtastung, Interpolation, Regelung) zu verstehen,
- eigene Programme und grafische Nutzeroberflächen in der mathematischen, matrixorientierten Programmiersprache MATLAB zu erstellen,
- komplexe Algorithmen zur Steuerung von Robotersystemen zu entwerfen,
- grundlegende Teamkompetenzen (z.B. Organisation, Aufgabeneinteilung, Absprache, Peer-Learning) anzuwenden,
- Projektergebnisse mit limitierten Ressourcen (Material, Zeit, Arbeitskraft) zeitgerecht und funktionsbereit Dritten zu präsentieren.
Grundgebiete der Elektrotechnik 4
Nach erfolgreicher Teilnahme an den Modulveranstaltungen besitzen die Studierenden
- ein erstes grundlegendes Verständnis der abstrahierten Beschreibung des Verhaltens elektrischer Systeme mittels der Methoden der Systemtheorie,
- sie erfassen die Beschreibung von Signalen und Systemen im Zeit- und Frequenzbereich sowie deren Zusammenhang,
- begreifen die Zusammenhänge zwischen zeitkontinuierlichen und zeitdiskreten Vorgängen mittels des Abtastvorganges,
- können die Hilfsmittel der Laplace- und z-Transformation zur Analyse und Synthese von Systemen anwenden,
- verstehen in Anfängen die Methoden der statistischen Signalanalyse.
Inhalte
Zu der Veranstaltung Elektrotechnik 4 wird zusätzlich eine freiwillige Kleingruppenübung und eine Probeklausur angeboten.
Mathematische Methoden der Elektrotechnik
Lineare Gleichungssysteme, Matrizen, Vektoren: elementare Operationen, Skalar-Produkt, spezielle Matrizen, direkte Lösungsmethoden, Eigenwerte und Eigenvektoren, quadratische Form, Vektor- und Matrixnormen, Konditionsanalyse und Rechengenauigkeit;
MATLAB-Einführung;
Zeitdiskrete lineare Systeme: Signale und Systeme, Sinussignale, Frequenz, Phasor, komplexe Exponentialfunktion, Abtastung & Aliasing, Filter, Faltung, z-Transformation, Diskrete & Schnelle Fourier-Transformation, Differenzengleichung vs. Übertragungsfunktion, Zustandsgleichung vs. Übertragungsfunktion, Interpolation / Dezimation, Aliasing;
Fehlerminimierung und Optimierung: Fehlerfunktionen (MMSE), iterative Lösung nichtlinearer & großer linearer Gleichungssysteme, iterative Nullstellensuche, Newton-Raphson-Methode, Gauss-Newton-Methode
Projekt Elektrotechnik und Informationstechnik
- Arbeitsteilige Erarbeitung einer Fragestellung unter Verwendung von Werkzeugen (MATLAB-Anwendungen z.B. RWTH-Mindstorms NXT Toolbox, Robotersteuerung, diskrete / digitale Signalverarbeitung, numerische Optimierung) in kleiner Arbeitsgruppe in befristeter Zeit, schriftliche Darstellung und Präsentation der Ergebnisse.
- Erlernen von Teamarbeit, Projektkompetenz und praxisnahem Lösen von Problemen aus der Ingenieurspraxis.
Grundgebiete der Elektrotechnik 4
- Analyse instationärer Vorgänge, Stationäre Anregung mit Wechselspannungsquellen, Geschaltete Gleichspannungsquellen, Anregung mit geschalteten Wechselspannungsquellen;
- Signale und Systeme: Elementarsignale, Begriff des Systems, Lineare zeitinvariante Systeme, Das Faltungsintegral, Beispiel zur Berechnung des Faltungsintegrals, Faltungsalgebra, Dirac-Impuls, Integration und Differentiation von Signalen, Kausale und stabile Systeme, Energie und Leistung von Signalen;
- Fourier-Analyse: Eigenfunktionen von LTI-Systemen, Fourier-Reihen, Das Fourier-Integral, Theoreme zur Fourier-Transformation, Beispiele zur Anwendung der Theoreme, Tabellen zur Fourier-Transformation;
- Zeit- und Frequenzverhalten von Signalen und Systemen: Das verzerrungsfreie System, Parameter zur Charakterisierung von Übertragungseigenschaften, Tiefpasssysteme, Hochpass- und Bandpasssysteme;
- Laplace-Transformation: Konvergenzbetrachtungen zur Fourier- und Laplace-Transformation, Beispiele zur Laplace-Transformation, Pole und Nullstellen in der komplexen Laplace-Ebene, Inverse Laplace-Transformation, Lösung von Differentialgleichungen mittels der Laplace-Transformation, Stabilitätsanalyse von Systemen, Systemanalyse und -synthese mittels der Laplace-Transformation, Tabellen zur Laplace-Transformation;
- Zeitdiskrete Signale und Systeme: Abtastung im Zeitbereich, Zeitdiskrete Signale und Systeme, Diskrete Faltung, Zeitdiskrete Elementarsignale, Lineare verschiebungsinvariante Systeme, Beispiel zur diskreten Faltung, Fourier-Transformation zeitdiskreter Signale, Die diskrete Fourier-Transformation, z-Transformation, Zeitdiskrete Tief-, Band- und Hochpasssysteme, Tabellen zur Fourier- und z-Transformation diskreter Signale;
- Leitungstheorie: Wellengleichung in der stationären und allgemeinen Form;
- Korrelationsanalyse: Energie- und Leistungssignale - Orthogonalität, Kreuzkorrelation, Autokorrelation, Faltung und Energiedichtespektrum - Korrelationsanalyse zeitdiskreter Signale;
- Statistische Signalbeschreibung: Zufallssignale - Stationarität und Ergodizität - Mittelwerte, Korrelationsfunktionen, Momente und Leistungsdichtespektren stationärer Prozesse - Zufallssignale in LTI-Systemen, Weißes Rauschen - Verteilungs- und Verteilungsdichtefunktionen - Gauß-Verteilungen - zeitdiskrete Zufallssignale - Quantisierung und Quantisierungsrauschen - Quantisierungskennlinien, wertdiskrete Verteilungsdichtefunktionen
Modulzuordnung
Bachelor of Science: Fach Grundlagen der Elektrotechnik
Disclaimer
Bitte beachten Sie, dass im Zweifel (z.B. sich widersprechende Angaben auf der Website und dem Modulhandbuch) für Ihr Studium immer die Angaben in der aktuellen Bachelorprüfungsordnung mit den entsprechenden Anhängen verbindlich sind. Wenden Sie sich bitte an die Fachstudienberatung, wenn Ihnen Unstimmigkeiten auffallen.
