Das Bürogebäude, in dem sich das ISYS befindet.

Institut

Das Institut für Systemdynamik wurde 2005 gegründet und hat sich über die Jahre als ein renommierter Partner in Forschung und Industrie etabliert.

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.

Methods

Modeling

In many engineering projects, modeling of dynamic systems can be regarded as the first step. The associated challenge is reproducing the system dynamics with satisfying accuracy while at the same time keeping the model complexity as low as possible. A large part of our modeling expertise lies in the field of distributed parameter systems, where the system states do not only depend on time, but also on space (one-, two- or even three-dimensional). This research area also focuses on model order reduction techniques needed to reduce high dimensional models to low dimensional models suited for control design.

Methods

Identification

The theoretical task of deriving mathematical models of differential equations is strongly connected with the rather practical task of validation and identification of these models. This requires to determine the dominant dynamics, as well as to parametrize and to validate this choice using measurements taken from the real system. The institute’s broad expertise in the field of optimization is widely applied for the algorithms we use to accomplish these tasks.

Methods

Model Order Reduction

High order models e.g. resulting from the Finite Element Method are unsuitable for the design of an observer or a controller. At ISYS, model order reduction methods are therefore applied to reduce the system order siginificantly while conserving the dominant and/or interesting features of the originial systems. There exists a number of different approaches depending on the type of analysis (structural or thermal) and whether parameters are to be conserved in the reduced model.

Methods

Simulation

Methods and tools for the simulation of dynamic systems are an important part of our projects, but also of our teaching. A model-based strategy allows for a fast and efficient control design.

Methods

Signal Processing

The input and output of any controller, observer, and plant, as well as their respective models, can be described as a signal. For this reason, the methods of signal processing are key in control engineering research and being taught in basic and advanced classes and labs on analog and digital signal processing.

Methods

Optimization

Optimization and optimal control methods are a major part of our research. To derive and implement optimal feedforward control and/or model predictive control algorithms is the main objective in teaching and research in this field at ISYS.

Methods

Synthesis

Trajectory generation methods as well as control laws based on the application of differential geometry are long-term fields of research at ISYS.
Cloud 1
Cloud 2
 
Tree 1
Tree 2
Car body
Wheel Front
Wheel Back
Automotive

Applications

Automotive

The ISYS Automotive Research Group is engaged in the development of electric, mechanical, thermal and fluidic systems within the automotive sector. Our research is focused on the application of novel methods in modeling and system analysis as well as linear/nonlinear control and optimization.
Cogwheel Big
Cogwheel Middle
Cogwheel Small
Bolt
Drive Systems and Robotics

Applications

Drive Systems and Robotics

Cutting edge, efficient drive systems are a decisive competitive factor and conserving resources is an ongoing issue. Hence, the group drive and energy systems deals with design, control and optimization of hydraulic, pneumatic and electric drive systems. For this purpose, it relies particularly on methods from the fields modelling, control and optimization.
schale
base
Civil Systems Engineering

Applications

Civil Systems Engineering

The civil systems engineering group of the institute is dealing with problems related to system dynamics in the field of the building industry. The research projects are caried out in close cooperation with partners from the domain of civil engineering and architecture.
Kran
Kranpendel
 
Large Scale Robotics

Applications

Large Scale Robotics

The Large Scale Robotics Team of the ISYS works on solutions for problems occurring in the field of machines with large working spaces concerning the system's dynamics, like turntable ladders of fire trucks, different types of cranes, elevators or flight simulators. The use-oriented questions are dealt with in close cooperation with the respective industrial partner.
ECG line
Zahnrad
ECG line
Medical Engineering

Applications

Medical Engineering

The ISYS medical engineering team is involved with modeling, simulation, control, state estimation and optimization of medical engineering applications. We cooperate with physicians of the Universitätsklinikum Tübingen and medical technology companies. Our work is part of the Inter-University Center for Medical Technology Stuttgart-Tübingen (IZST [german webpage]).
spiegel
spiegelBasis
Optomechatronics

Applications

Optomechatronics

The research of the Optomechatronics group at ISYS is focused on control solutions for optical systems. Unique active and adaptive optics are used to alter the optical imaging properties systematically. Important fields of our research include modeling of optical and mechatronic systems, control of those, but also high precision control of mechanical drives.
Box 1
cw l
cw m
cw r
Process Technology

Applications

Process Technology

The process engineering group is involved in industrial continuous transport and conditioning processes, high volume air conditioning, closed loop steam processes for mobile applications and river reach and canal management. In all of these fields of application, distributed parameter systems and methods are used for modelling, simulation, feedforward and feedback control design.

Geschichte

Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik (ISR)

Das ISR war das erste regelungstechnische Institut des Stuttgarter Maschinenbaus und wurde 1968 – 2005 von Prof. Dr.-Ing. E.D. Gilles geleitet. Nach der Berufung zum Gründungsdirektor des Max-Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg hat Prof. Gilles seit 1997 die Leitung des ISR im Nebenamt wahrgenommen. 1979 und 1989  wurden am ISR die Professuren für "Regelungstechnik" und für "Prozessleittechnik in der Verfahrens- und Bioverfahrenstechnik" eingerichtet und von Prof. Dr.-Ing. M. Zeitz bis 2005 und Prof. Dr.-Ing. H. Wehlan bis 2014 übernommen.

Prof. Dr.-Ing. E.D. Gilles (c)
Prof. Dr.-Ing. E.D. Gilles
Prof. Dr.-Ing. H. Wehlan (c)
Prof. Dr.-Ing. H. Wehlan
Prof. Dr.-Ing. O. Sawodny (c)
Prof. Dr.-Ing. M. Zeitz

Das ISR war maßgeblich an der 1971 erfolgten Einrichtung und Weiterentwicklung des Studiengangs Technische Kybernetik beteiligt. Im Zusammenhang mit der Gründung des Max-Planck-Instituts in Magdeburg und der damit verbundenen Doppelfunktion von Prof. Gilles wurde das Institut für Systemtheorie technischer Prozesse, das 2005 in Institut für Systemtheorie und Regelungstechnik (IST)  umbenannt wurde, zur Stärkung der Lehreinheit Technische Kybernetik eingerichtet. Seit 1999 ist Prof. Dr.-Ing. F. Allgöwer der Leiter des IST.

Die Forschungsgebiete des ISR umfassten neben der Entwicklung und Anwendung regelungstechnischer Methoden die Modellierung, Simulation, dynamische Analyse und Führung von technischen Prozessen mit Schwerpunkten in der Verfahrens- und Bioverfahrens­technik sowie in der Systembiologie. National und international bekannt  war das ISR außerdem durch verschiedene groß­­technische Projekte im Bereich der Verkehrsautomatisierung auf Binnenwasserstraßen, die zu zwei erfolgreichen Ausgründungen durch ehemalige Doktoranden geführt haben.

Institut für Systemdynamik (ISYS)

Das seit 2005 von Prof. Dr.-Ing. O. Sawodny geleitete Institut für Systemdynamik (ISYS) ist aus dem Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik (ISR) hervorgegangen.

Das Forschungskonzept des ISYS zielt auf die praktische Umsetzung der theoretischen Ergebnisse -  meist in Kooperation mit universitären und industriellen Partnern . Die Anwendungsgebiete betreffen neben der Prozesstechnik und Biologie die Mechatronik, die Verkehrstechnik und die Medizintechnik. Die Lehrveranstaltungen des ISYS werden vorwiegend für die Studiengänge des Stuttgarter Maschinenbaus angeboten. Außerdem war das ISYS federführend an der 2010 durchgeführten Einrichtung des interuniversitären Studiengangs Medizintechnik mit der Universität Tübingen beteiligt. 2009 übernahm Frau Dr.-Ing. C. Tarin die von dem BMBF im Professorinnenprogramm am ISYS eingerichtete Professur für „Prozessleittechnik im Maschinenbau“. 

Prof. Dr.-Ing. O. Sawodny (c)
Prof. Dr.-Ing. O. Sawodny
Prof. Dr.-Ing. C. Tarin (c)
Prof. Dr.-Ing. C. Tarín

Das ISYS war bis zu dem Brand am 15. Juni 2014, wobei fast alle Büro- und Laboreinrichtungen des Instituts zerstört wurden, im Pfaffenwaldring 9 auf dem Campus Vaihingen untergebracht. Danach hat das ISYS eine von der Universität angemietete Büroetage in der Waldburgstraße 17+19 in der Nähe der S-Bahnstation Vaihingen bezogen.

Forschungspartner

Seit der Institutsgründung im Jahre 2005 wurde am ISYS eine Vielzahl von Projekten erfolgreich abgeschlossen, darunter zahlreiche öffentlich geförderte Projekte als auch Industriekooperationen. In Zusammenarbeit mit renommierten Partnern aus Forschung und Industrie konnten so über die Jahre praxisnahe Lösungen mit fundierter methodischer Basis erarbeitet werden.

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