Seite 1 12.05 · 2. Mathematische Untersuchung der Systemeigenschaften 3. Gezielte Beeinflussung...

12.05.2020Seite 1

Johann Reger 25.04.2020Seite 2

Technische Kybernetik undSystemtheorie

Bachelor of Science

Master of Science

Prof. Johann Reger

[email protected]

Tag der offenen Tür25. April 2020

Johann Reger

Wo bitte ist Ilmenau?

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Johann Reger

Ein paar Eindrücke aus Ilmenau

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Johann Reger

Universitäts- undGoethestadt …

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Johann Reger

… gelegen nördlich des Thüringer Waldes

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Johann Reger

TU Ilmenau: Ernst-Abbe-Zentrum

Forschungs- und Technologietransferzentrum

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Johann Reger

Meitner-Bau: Forschungszentrum Nanotechnologie

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Johann Reger

TU Ilmenau: Leibniz-Bau

Zentralbibliothekder Universität

Landespatentzentrum Thüringen (PATON)

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Johann Reger

Leben und Wohnen

•Mensa

•13 Studentenwohnheime

•Kindergarten

•kulturelles und soziales Leben

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Johann Reger

Einige alte Universitätsgebäude …

Faraday-Bau

Curie-Bau

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Johann Reger

Wer wir sind …

Studierende ca. 5425

… international 30% / weiblich 28%

Wissenschaftliche Mitarbeiter ca. 760

… finanziert durch Drittmittel ca. 320

Technische und sonstige Mitarbeiter ca. 610

Professoren ca. 98

Einwohner der Stadt Ilmenau ca. 26.000

Stand Januar 2020

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Was ist Technische Kybernetik? … eine Definition

Norbert Wiener (1948):

„Die Kybernetik ist die Wissenschaft von

dynamischen Systemen, deren Bestandteile

in funktionalen Wechselwirkungen

zueinander stehen und auf Einwirkungen

von außerhalb des Systems reagieren.

Ihr Gegenstand ist die Modellierung von

dynamischen Prozessen, deren Analyse,

Synthese, Steuerung, Simulation und

Optimierung.“


Was ist Technische Kybernetik? … einordnend

Interdisziplinäre Wissenschaft zwischen

o Ingenieurwissenschaften

o Mathematik

o Naturwissenschaften

Mathematische Modelle von Prozessen

o Mathematische Systemtheorie

o Automatisierungstechnik

Typische Aufgaben

o Untersuchung von Prozesseigenschaften

o gezielte Beeinflussung der Prozesse

o Optimierung des Prozessdesigns

o Simulation des Prozessverhaltens

Norbert Wiener1894* - 1964


Was ist Technische Kybernetik? … akademisch

1. Beschreibung des Prozessesals mathematisches Modell

2. Mathematische Untersuchung der Systemeigenschaften

3. Gezielte Beeinflussungder Systemeigenschaften

4. Realisierung der math. Lösungam Anwendungsproblem

Idee: Probleme unterschiedlicher

Anwendungen mit den selben

mathematischen Methoden lösenMethoden d. Kybernetik

Reale Welt, vielfältige Probleme

konkretes

reales Problem

konkrete

reale Lösung

Umsetzung im

Anwendungs-

kontext

Direkte Lösung schwierig

Übersetzung in

Sprache der

Mathematik

abstraktes

mathematisches

Problem

abstrakte

mathematische

Lösung

Mathematische Welt, einheitliche Methoden


Gibt es auch andere Formen der Kybernetik?

Biologische Kybernetik

Politische Kybernetik

Soziologische Kybernetik

Medizinische Kybernetik

Ökonomische Kybernetik

Psychologische Kybernetik

Mathematische Systemtheorie

Grundgedanken der Kybernetik reichenweit über den Bereich der Technik hinaus !

Johann Reger

analysiert

modelliert

geregelt

simuliert

optimiert

beherrscht

Kybernetiker sind überall dort gefragt,

wo dynamische Prozesse

werden sollen.

25.04.2020Seite 17

Berufsbild „Technische Kybernetik“

Kybernetische Methodensind fachübergreifend anwendbar.



Kybernetiker sind flexibel

Keine Festlegung auf bestimmte Branchen nötig

Branchenwechsel vergleichsweise einfach

Gute Perspektiven in sehr unterschiedlichen Berufsfeldern

Branchen der Automatisierungstechnik

Produktions- & Prozessleittechnik

Automobil- & Verkehrstechnik

Luft- & Raumfahrttechnik

Energietechnik & Energienetze

Verfahrenstechnik, chemische Industrie



Neue interdisziplinäre Branchen

Biotechnologie und Biosystemtechnik

Systembiologie und Genetik

Medizinische Technik

Optische Systeme

Umweltsystemtechnik

Zunehmend auch Branchen wie

Finanz- und Versicherungswesen

Consulting und Patentierungswesen

Verkehrsplanung und Logistik


Anwendungen

Haustechnik – Smart Home


Anwendungen

Luftfahrt: steer-by-wire,Autopilot, Flughöhe, …


Anwendungen

Automobiltechnik

Sicherheitssysteme (ABS, ASR) Fahrdynamikregelung (ESP, ESC) Abgasturboladerregelung Automatisches Fahren

Johann Reger

Energieerzeugung

Energieverteilung

Energieverbrauch

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Anwendungen


Wasserwirtschaftssysteme

Energieeinsparung beim Pumpbetrieb

Regelung des Wasser-pegels in Kanälen

Modellierung, Simulation,Regelung von Systemen

Talsperren

Trinkwasserversorgung

Abwasserreinigung

Energieversorgung

Anwendungen

Steuerzentrale Minden

Lüneburg

Magdeburg

Münster


Anwendungen

Green Manufacturing Leitprojekt mit Fraunhofer IOF in Jena

Erhöhung von Strahlqualität und Leistung im Fokus

Störungskompensation mit deformierbarem Spiegel (Piezo-Aktoren)

AdaptiveOptiken


Anwendungen

Freizeit: land-yachting / cybersailing

Schätzung der maximalen Geschwindigkeit

Geringes Wissen über kinetische Verhältnisse

Optimierter Kurs für adaptives Regelgesetz

Schnelle Konvergenz der Schätzung erforderlich

Johann Reger

Studium Technische Kybernetik & Systemtheorie

Voraussetzungen:

Spaß an Mathematik …… denn sie ist Ausdrucksmittel und Werkzeug der Kybernetik

Interesse an technischen Prozessen …… denn sie sollen analysiert, beeinflusst und beherrscht werden

Neugierde …… denn Gesetzmäßigkeiten müssen erst einmal erkannt werden

Ausdrucksfähigkeit …… denn Kybernetiker arbeiten mit Kollegen verschiedener Disziplinen

Englisch-Kenntnisse …... denn Methoden der Kybernetik werden international erarbeitet

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Johann Reger


Einige Missverständnisse Kybernetik …

ist doch uralt … (mag sein) …… Absolventen werden gesucht wie nie zuvor, Tendenz steigend.

braucht Fitness im Umgang mit technischen Geräten …… ist hilfreich, aber müssen Architekten Mörtel anrühren können?

ist ein technisches Fach. Ich will die Dinge aber verstehen! … Sie sind bei uns richtig: Kybernetiker schaffen Erkenntnisse.

ist eine Stuttgarter Erfindung von 1971!… Die „erste“ Ilmenauer Kybernetik wurde bereits 1968 gegründet.

Weitere Missverständnisse?... räume ich zusammen mit Ihnen gerne aus.

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Johann Reger


Einordnung in das Angebot der Universität

Maschinen-bau

Elektro-technik

Informatik

Ingenieur-

informatik

Physik Mathematik

Technische

Physik

Kybernetik &

Systemtheorie

Mechatronik

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Elektrotechnik undInformationstechnik

Informatik undAutomatisierung

Maschinenbau

Wirtschaftswissenschaften undMedien

Mathematik undNaturwissenschaften

Kybernetik: Interdisziplinäres Studium


Technische Kybernetik in Ilmenau

Interdisziplinärer Studiengang: Fakultäten IA und MN

7-semestriger Bachelor: berufsqualifizierende Grundlagen

Breite Ausbildung in den methodischen Grundlagen

Modellierung Analyse Synthese Steuerung Simulation Optimierung

Vertiefung in relevanten Anwendungsbereichen

z.B. Biomedizinische Technik, Robotik, Umweltsystemtechnik, Energienetze

3-semestriger Master: Forschungsorientierung

Ausbildungsziel:

Interdisziplinär profilierte Systemwissenschaftler mit breiter theoretischer Basis und exemplarischer Anwendungsvertiefung



Mathematik aus dem Mathematik-Bachelor

Schließt Lücke im Studienangebot der Technischen Kybernetik

Gemeinsames Lehrangebot von Ingenieuren und Mathematikern

Umfassende Kompetenz „Kybernetik“ am Standort

Institut für Automatisierungs- und Systemtechnik:

Automatisierungstechnik, Regelungstechnik, Prozessoptimierung

Fachabteilungen für Analysis und Systemtheorie, Optimization Based Control

Fraunhofer-Institut für Angewandte Systemtechnik

Praktika und Hilfskrafttätigkeiten

Forschungsprojekte, Perspektive für den Berufseinstieg

Ilmenauer Tradition „Technische Kybernetik“

Erstgründung 1968



Anteile der einzelnen Wissenschaftsgebiete am Bachelor-Studium

27%

31%

10%

10%

6%

4%

7%5%

Automatisierungs- und Systemtechnik

Mathematik

Elektrotechnik

Maschinenbau

Naturwissenschaften

Informatik

Anwendungsfächer

Schlüsselqualifikation

Johann Reger

Doppel-Master der PUCP in Lima & TU-Ilmenau

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Doppel-Masterstudiengänge

Technische Kybernetik und Systemtheorie (seit April 2015)

Maschinenbau

Mechatronik

Werkstoffwissenschaften

Details

3 Stipendien pro Masterstudiengang gefördert durch DAAD

Regelstudienzeit im Master: 4 Semester

je 2 Semester an Heimatuniversität und Gastuniversität

volle Anerkennung von Studienleistungen beider Universitäten

gemeinsame Betreuung der Masterarbeiten

erforderliche Deutsch- bzw. Spanischkenntnisse: Niveau B2

Johann Reger

Ilmenau als Studienort

Campus-Universität: kurze Wege

Inmitten der schönen Landschaft Thüringer Wald

Moderne Lehr- & Institutsgebäude

Hervorragende technische Ausstattung

Clubs mit regem Studentenleben

Gute Verkehrsanbindungnach Erfurt, Nürnberg, Weimar, …

Gutes Wohnraumangebot

Niedrige Lebenshaltungskosten

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Johann Reger

Günstige Studentenwohnheime

• ca. 3.000 Plätze in Universitätsnähe

• Kosten: 164-295 Euro / Monat fürEinzel / WG, inkl. Nebenkosten

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Monatliche Lebenshaltungskosten

Materialien, Bücher, etc. 60 €

Kleidung, Schuhe 60 €

Transport, Mobilität 50 €

Essen und Trinken 200 €

Unterkunft, je nach Ansprüchen < 230 €

Krankenversicherung, Telefon, Hobbies 100 €

Total < 700 €


Ilmenau …


… ist auch das, was Du daraus machst!


… was IHR daraus macht!

Johann Reger

Größtes internationales Studententreffen in Deutschland

Förderung der Toleranz gegenüber anderen Kulturkreisen

Seit 1993 im 2-Jahresrhythmus

Jeweils ca. 300 Teilnehmer

Frühere Schirmherrschaften, u.a. von

o Jody WilliamsFriedensnobelpreisträgerin ‘97

o Boutros Boutros-Ghaliehem. UNO-Generalsekretär

o Hans Dietrich GenscherAußenminister a.D.

ISWI International Student Week Ilmenau

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Prominente Kybernetiker? … 2 Beispiele

Dr.-Ing. Dieter ZetscheVorstandsvorsitzender Daimler AG

Promotion in der Regelungstechnik (’82):

„Die Anwendung moderner regelungs-technischer Verfahren zur Syntheseeiner aktiven Federung“

Dipl.-Ing. Matthias PlatzeckEhemaliger Ministerpräsident von Brandenburg & SPD-Vorsitzender

Diplom-Ingenieur (’79) der

Biomedizinischen Kybernetik


Das Angebot für unsere Studierenden …


Mehr Information: gleich jetzt nach dem Vortragmicro-site: www.kybernetik-ilmenau.de

Nicht vergessen!

Bachelor-Start:jeden Oktober

Master-Start:jeden April

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