Modulbeschreibung

Titel Title	Unmanned Aerial Vehicles
Modulcode Module Code	UAV
Modulverantwortliche Responsible Members of Staff	Prof. Dr.-Ing. Olaf Frommann
Kompetenzziele des Moduls Module Competence Goals	Deutsch English Nach erfolgreichem Absolvieren des Moduls können die Studierenden ... Wissen und Verstehen Wissensverbreiterung, Wissensvertiefung, Wissensverständnis den Aufbau und die Funktionsweise integrierter mechanisch-elektronischer Systeme im Kontext unbemannter Luftfahrzeuge beschreiben. die wesentlichen Komponenten selbstregelnder und teilweise autonomer Systeme, insbesondere Sensorik, Aktorik, Mikrocontrollertechnik und Software, erklären. die Dynamik bewegter Systeme sowie deren Bedeutung für die Auslegung und Regelung unbemannter Luftfahrzeuge erläutern. Methoden der Modellbildung für mechanische Bauelemente, elektrische Antriebe und mechatronische Gesamtsysteme einordnen. grundlegende Konzepte des Systemdesigns autonomer Systeme im Hinblick auf Einsatzbedingungen, Einsatzorte und Missionsanforderungen erklären. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer, wissenschaftliche Innovation selbstregelnde mechatronische Systeme für anwendungsorientierte Aufgabenstellungen auslegen, berechnen und technisch realisieren. mechanische, elektrische und softwarebasierte Teilsysteme zu einem funktionsfähigen UAV-System integrieren. Modelle bewegter Systeme erstellen und für die Analyse, Simulation und Auslegung autonomer Systeme anwenden. geeignete Sensoren, Aktoren, Mikrocontroller und Softwarekomponenten für konkrete UAV-Anwendungen auswählen. autonome oder teilweise autonome Systeme an spezifische Einsatzbedingungen und Einsatzorte anpassen. anwendungsorientierte Forschungs- und Entwicklungsprojekte im Bereich unbemannter Luftfahrzeuge weitgehend selbstgesteuert planen, durchführen und auswerten. Kommunikation und Kooperation technische Konzepte, Entwicklungsstände, Versuchsergebnisse und Lösungsansätze im Team fachgerecht darstellen und diskutieren. Informationen, Ideen, Probleme und Lösungen zu selbstregelnden und autonomen Systemen sowohl mit Fachvertreterinnen und Fachvertretern als auch mit fachfremden Personen verständlich kommunizieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis oder Professionalität komplexe technische Problemstellungen im Bereich UAV und autonomer Systeme systematisch analysieren und eigenständig Lösungsstrategien entwickeln. eigene Entwicklungsentscheidungen unter Berücksichtigung technischer, funktionaler, sicherheitsrelevanter und anwendungsbezogener Anforderungen kritisch bewerten. Wissen aus Mechanik, Elektronik, Regelungstechnik, Sensorik, Aktorik und Softwareentwicklung integrieren und auf komplexe mechatronische Systeme übertragen. After successfully completing the module, students are able to ... Knowledge and Understanding Broadening and deepening of knowledge, understanding of knowledge describe the structure and operating principles of integrated mechanical-electronic systems in the context of unmanned aerial vehicles. explain the main components of self-regulating and partially autonomous systems, particularly sensors, actuators, microcontrollers, and software. explain the dynamics of moving systems and their relevance for the design and control of unmanned aerial vehicles. classify modelling methods for mechanical components, electric drives, and mechatronic systems. explain fundamental concepts of autonomous system design with regard to operational conditions, deployment environments, and mission requirements. Use, Application and Generation of Knowledge Application and transfer, scientific innovation design, calculate, and technically implement self-regulating mechatronic systems for application-oriented tasks. integrate mechanical, electrical, and software-based subsystems into a functional UAV system. develop models of moving systems and apply them to the analysis, simulation, and design of autonomous systems. select suitable sensors, actuators, microcontrollers, and software components for specific UAV applications. adapt autonomous or partially autonomous systems to specific operating conditions and deployment environments. plan, conduct, and evaluate application-oriented research and development projects in the field of unmanned aerial vehicles in a largely self-directed manner. Communication and Cooperation present and discuss technical concepts, development progress, experimental results, and solution approaches within a team in a professional manner. communicate information, ideas, problems, and solutions related to self-regulating and autonomous systems clearly to both specialists and non-specialists. Scientific Self-Concept or Professionalism systematically analyze complex technical problems in the field of UAVs and autonomous systems and independently develop solution strategies. critically evaluate their own design decisions considering technical, functional, safety-related, and application-specific requirements. integrate knowledge from mechanics, electronics, control engineering, sensor technology, actuator technology, and software development and transfer it to complex mechatronic systems.
Lehrinhalte Content	Ziel des Moduls ist die Vermittlung vertiefter Kenntnisse und praktischer Fertigkeiten zur Auslegung, Entwicklung und Fertigung selbstregelnder und teilweise autonomer mechatronischer Systeme, insbesondere im Bereich unbemannter Luftfahrzeuge. Aufbauend auf den in den Modulen Mechatronik 1 und 2 erworbenen Kompetenzen werden mechanische, elektronische und softwarebasierte Teilsysteme betrachtet und zu funktionsfähigen Gesamtsystemen integriert. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der praktischen Realisierung anhand aktueller Forschungs- und Entwicklungsprojekte des Instituts für Aerospace Technologie. Einführung in integrierte mechanisch-elektronische Systeme Grundstruktur mechatronischer Systeme Zusammenspiel mechanischer, elektrischer und softwarebasierter Komponenten Besonderheiten unbemannter Luftfahrzeuge Theoretisches und experimentelles Design Vorgehensweisen im Systementwurf Experimentelle Validierung technischer Konzepte Iterative Entwicklung und Optimierung Dynamik bewegter Systeme Grundlagen der Bewegungsdynamik Dynamisches Verhalten unbemannter Luftfahrzeuge Einfluss von Masse, Trägheit, Antrieb und Steuerung Modellbildung und Design mechanischer Bauelemente Mechanische Strukturkomponenten Auslegung und Dimensionierung Integration mechanischer Komponenten in das Gesamtsystem Modellbildung und Design elektrischer Antriebe Grundlagen elektrischer Antriebssysteme Auswahl und Auslegung von Motoren und Leistungselektronik Wechselwirkungen zwischen Antrieb, Energieversorgung und Regelung Modellbildung und Design mechatronischer Systeme Systemmodellierung Analyse von Teilsystemen und Schnittstellen Integration mechanischer, elektrischer und informationstechnischer Komponenten Systemdesign autonomer Systeme Sensortechnik Aktortechnik Mikrocontrollertechnik Softwarearchitekturen Regelungs- und Steuerungskonzepte Teilautonome und autonome Betriebsfunktionen Ausgeführte Systeme und Anwendungsbeispiele Analyse realisierter UAV-Systeme Bewertung technischer Lösungen Vergleich unterschiedlicher Systemarchitekturen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten des Instituts für Aerospace Technologie Mitarbeit an aktuellen Projekten Praktische Umsetzung von UAV-Komponenten oder -Systemen Dokumentation, Test und Bewertung entwickelter Lösungen The aim of the module is to provide advanced knowledge and practical skills for the design, development, and manufacturing of self-regulating and partially autonomous mechatronic systems, particularly in the field of unmanned aerial vehicles. Building on the knowledge acquired in the modules Mechatronics 1 and 2, mechanical, electronic, and software-based subsystems are considered and integrated into functional overall systems. A particular focus is placed on practical implementation through current research and development projects at the Institute of Aerospace Technology. Introduction to integrated mechanical-electronic systems Basic structure of mechatronic systems Interaction of mechanical, electrical, and software-based components Specific characteristics of unmanned aerial vehicles Theoretical and experimental design Approaches to system design Experimental validation of technical concepts Iterative development and optimization Dynamics of moving systems Fundamentals of motion dynamics Dynamic behavior of unmanned aerial vehicles Influence of mass, inertia, propulsion, and control Modelling and design of mechanical components Mechanical structural components Design and dimensioning Integration of mechanical components into the overall system Modelling and design of electric drives Fundamentals of electric drive systems Selection and design of motors and power electronics Interactions between propulsion, power supply, and control Modelling and design of mechatronic systems System modelling Analysis of subsystems and interfaces Integration of mechanical, electrical, and information-processing components System design of autonomous systems Sensor technology Actuator technology Microcontroller technology Software architectures Control concepts Partially autonomous and autonomous operating functions Implemented systems and application examples Analysis of realized UAV systems Evaluation of technical solutions Comparison of different system architectures Research and development activities at the Institute of Aerospace Technology Participation in current projects Practical implementation of UAV components or systems Documentation, testing, and evaluation of developed solutions
Lehrende Lecturers	Prof. Dr.-Ing. Olaf Frommann
Lehr- und Lernmethoden Teaching Format	Seminaristischer Unterricht (SU)
Lernform Study Format	Präsenzstudium, angeleitetes Selbststudium
Prüfungsform Examination	Konstruktiver Entwurf
Prüfungsdauer Test Duration	.
Voraussetzungen für die Teilnahme Required Experience	Siehe aktuelle Prüfungsordnung
Verwendbarkeit Applicability	tbd
Studentische Arbeitsbelastung Hours	56 + 124
Präsenzstudium Contact Hours per week	56
Selbststudium Self Study Hours	124
ECTS-Leistungspunkte ECTS-Credits	6
Häufigkeit des Angebotes Frequency	1 Mal pro Studienjahr
Sprache Language	English
Bemerkungen Comments	Keine Bemerkung
Literatur Literature	Die aktuellen Literaturlisten werden zu Beginn des Semesters verteilt.
Angebot Courses	Semester Studiengang SWS Form Gültigkeitsbeginn Gültigkeitsende Wahlpflicht 2 AT 4 Seminar 2013 2100 Wahlpflichtmodul 3 CBME 4 Seminar 2005 2012 Pflichtmodul

Zu jedem Modul (ausgenommen Sprachmodule und die Bachelorthesis) gehört in den Bachelorstudiengängen zusätzlich eine modulbezogene Übung im Umfang von 1 SWS.