Kompetenzen

Im Zentrum von Lehre und Forschung am Institut für Systemdynamik stehen Methoden zur Analyse und Beeinflussung von dynamischen Systemen. Dabei werden die Methoden der Systemtheorie, der Modellbildung, der Simulation, der Regelungstechnik und der Optimierung angewendet und weiterentwickelt.

Automotive

Automotive

Automotive Die Automotive-Gruppe des ISYS beschäftigt sich mit der Lösung von systemdynamischen Problemstellungen im Automobil-Bereich, welcher Themen der Elektrotechnik, Mechanik, Fluidtechnik oder Thermodynamik umfasst. Die verschiedenen Forschungsprojekte laufen dabei in enger Kooperation mit Industriepartnern wie der Audi AG, Robert Bosch GmbH oder der Daimler AG.
Antriebssysteme

Antriebssysteme

Antriebssysteme Innovative und energieeffiziente Antriebssysteme sind ein entscheidender Wettbewerbsfaktor für die Industrie von morgen. Hierbei liegt ein verstärkter Fokus auf Effizienz und Ressourcen- schonung. In diesem Sinne beschäftigt sich die Gruppe Antriebs- technik mit der optimalen Auslegung, Planung und Ansteuerung von hydraulischen, pneumatischen und elektrischen Antriebssystemen. Dabei wird insbesondere auf Methoden der Modellbildung, Optimierung und Synthese zurückgegriffen.
Großraumrobotik

Großraumrobotik

Großraumrobotik Die Großraumrobotikgruppe des ISYS beschäftigt sich mit der Lösung systemdynamischer Problemstellungen im Bereich von Maschinen mit großen Arbeitsräumen, zum Beispiel Feuerwehrdrehleitern, Ausleger- Tiefseehub- und Turmdrehkrane, Aufzüge oder Flugsimulatoren. Die anwendungsbezogenen Fragestellungen werden in enger Kooperation mit den jeweiligen Industriepartnern bearbeitet.
Optomechatronik

Optomechatronik

Optomechatronik Die Optomechatronikgruppe am ISYS erarbeitet Lösungen für regelungstechnische Fragestellungen im Bereich optischer Systeme. Hierzu werden einzigartige aktive und adaptive Optiken eingesetzt um die Abbildungseigenschaften dieser optischen Systems gezielt zu beeinflussen. Wichtige Arbeitsfelder innerhalb der Optomechatronik sind unter anderem die Modellierung von optischen und mechatronischen Systemen, deren Regelung sowie die hochpräzise Positionierung mechanischer Antriebe. Dabei arbeiten wir sowohl mit Industriepartnern wie Mahr, als auch in uni-internen und externen Forschungsverbünden mit dem Institut für Technische Optik (ITO) und dem Institut für Strahlwerkzeuge (IFSW) der Uni Stuttgart, sowie dem Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg und dem Large Binocular Telescope Observatory (LBTO) in Arizona, USA zusammen.
Medizintechnik

Medizintechnik

MedizintechnikDie Medizintechnikgruppe des ISYS beschäftigt sich mit der Modellierung, Simulation, Regelung und Optimierung medizintechnischer Anwendungen. Dazu arbeiten wir mit Ärzten aus dem Universitätsklinikum Tübingen sowie verschiedenen medizintechnischen Firmen zusammen. Die Arbeiten zur Medizintechnik sind eingebettet in das Interuniversitäre Zentrum für medizinische Technologien Stuttgart-Tübingen (IZST).
Systembiologie

Systembiologie

SystembiologieDie Systembiologiegruppe des ISYS beschäftigt sich mit der Anwendung und Entwicklung systemtheoretischer Methoden in der Biologie. Unser Schwerpunkt liegt auf mechanismusbasierter Modellierung, Modellreduktion und Modellanalyse von metabolischen und signalübertragenden Netzwerken. Zu diesem Zweck führen wir experimentelle und theoretische Arbeiten durch. Das ISYS ist Teil des Stuttgart Research Center Systems Biology  (SRCSB) der Universität Stuttgart.
Prozesstechnik

Prozesstechnik

Prozesstechnik Die Prozesstechnikgruppe beschäftigt sich mit industriellen Materialförder- und konditionierungsprozessen, Um- und Zuluftanlagen, Dampfkreislaufprozessen in mobilen Anwendungen und Staustufen- und Kanalbewirtschaftung. In allen Teilbereichen werden verteiltparametrische Methoden für die Modellierung, Simulation, Steuerung und Auslegung angewendet.
Bauwesen

Bauwesen

Bauwesen Die Bauwesen-Gruppe des ISYS beschäftigt sich mit der Lösung von systemdynamischen Problemstellungen im Bereich des Bauschaffens. Die Bearbeitung der Forschungsprojekte erfolgt in enger Kooperation mit Partnern aus dem Bauingenieurwesen und der Architektur.
Modellbildung

Modellbildung

Die Modellbildung stellt bei einer Vielzahl von Projekten die erste Aufgabe für den Ingenieur dar. Ziel ist es hierbei, die dem betrachteten System zugrundeliegende Systemdynamik mit ausreichender Genauigkeit im Modell abzubilden, dabei jedoch eine möglichst geringe Modellkomplexität zu erhalten. Eine besondere Rolle spielen dabei Systeme mit verteilten Parametern, bei denen die Dynamik nicht nur einer zeitlichen, sondern auch einer örtlichen Veränderung unterliegt. Methoden zur Modellreduktion stehen ebenfalls im Zentrum dieses Forschungsbereiches, um für den Reglerentwurf geeignete Modelle ableiten zu können.
Identifikation

Identifikation

Im Rahmen der theoretischen Modellbildung spielt die experimentelle Validierung und Identifikation eine entscheidende Rolle. Hierzu werden durch Modellanalyse je nach Anwendungszweck die dominanten dynamischen Effekte bestimmt und am realen System mittels gezielter Messung überprüft bzw. parametriert. Die Kompetenz des Instituts im Bereich der Optimierung findet dabei breite Anwendung in der Algorithmik.
Modellreduktion

Modellreduktion

Modelle sehr hoher Ordnung wie sie z.B. bei der Finiten Elemente Methode entstehen, sind für einen Beobachter- oder Reglerentwurf ungeeignet. Am Institut kommen daher Methoden zur Modellreduktion zum Einsatz, welche die Systemordnung erheblich reduzieren und dennoch die dominanten und/oder interessanten Eigenschaften des Ausgangsmodells erhalten. Dafür gibt es unterschiedliche Ansätze abhängig davon, ob es sich um ein mechanisches oder thermisches System handelt oder evtl. Parameter auch im reduzierten Modell erhalten bleiben sollen.
Simulation

Simulation

Methoden und Werkzeuge zur Simulation sind wichtiger Bestandteil der Lehre und Projektarbeit am Institut. Beim Reglerentwurf erlaubt ein modellbasiertes Vorgehen einen schnellen und effizienten Entwicklungsprozess.
Signalverarbeitung

Signalverarbeitung

Signale stellen Ein- und Ausgänge von Reglern, Beobachter und Strecken sowie deren Modellen dar. Aus diesem Grund spielen Methoden der Signalverarbeitung in der Forschung beim Regler- und Beobachterentwurf eine essentielle Rolle. Auch in der Lehre wird dem durch Vorlesungen und Praktika zur analogen und digitalen Signalverarbeitung Rechnung getragen.
Optimierung

Optimierung

Methoden zur Optimierung und Optimalsteuerung stellen einen wichtigen Bestandteil der Forschung am ISYS dar. Die Herleitung, Implementierung und Anwendung optimierungsbasierter Steuerungen und modellprädiktiver Regelungen ermöglicht steht dabei im Vordergrund von Lehre und Forschung.
Synthese

Synthese

Methoden zur Trajektoriengenerierung und differentialgeometrische Ansätze sind traditionell Gegenstand der Forschung am ISYS.