Numerische Methoden der Elektrotechnik
| Vortragende/r (Mitwirkende/r) | |
|---|---|
| Nummer | 0000000130 |
| Art | |
| Umfang | 4 SWS |
| Semester | Sommersemester 2024 |
| Unterrichtssprache | Deutsch |
| Stellung in Studienplänen | Siehe TUMonline |
Teilnahmekriterien
Siehe TUMonline
Anmerkung: Die Anmeldung erfolgt über TUMonline.
Anmerkung: Die Anmeldung erfolgt über TUMonline.
Lernziele
Nach der Teilnahme an den Modulveranstaltungen ist der
Studierende in der Lage, grundlegende numerische Verfahren der
Elektrotechnik für wesentliche Aufgabenstellungen einzusetzen. Dazu
gehört z.B. die numerische Simulation.
Beschreibung
SS 2022: Vorlesung und Prüfung in Präsenz.
• Verfahren zur Lösung linearer Gleichungssysteme wie Gauss/Cholesky-Elimination, QR-Zerlegungen, Singulärwertzerlegung, Konjugierte-Gradienten-Ansatz, Relaxation
• Verfahren zur Modellordnungsreduktion (Krylov-Unterraum-Transformation) wie Arnoldi-Iteration, Lanczos-Iteration
• Verfahren zur nichtlinearen Nullstellensuche wie Newton-Raphson, Intervallverfeinerungsansätze
• Verfahren der numerischen Integration differentiell-algebraischer Gleichungssysteme wie z.B. Expliziter Euler, impliziter Euler, Trapez-Methode, Gear-Ansatz
Die genannten mathematischen Grundlagen werden im unmittelbaren Zusammenhang mit Anwendungsgebieten der Elektrotechnik entwickelt. Ein herausragendes Beispiel ist die Schaltkreissimulation. Zum einen bildet sie als zeitsparende und Material schonende Alternative zur Fertigung und Messung von Prototypen eine Schlüsseltechnik beim Entwurf von komplexen Schaltungen und Systemen. Zum anderen bilden numerische Verfahren und Algorithmen den Kern moderner Simulationsverfahren und kommen alle der oben erwähnten numerischen Verfahren bei der Simulation zum Einsatz. Im Einzelnen werden die vier Simulationsarten
• Kleinsignal- oder lineare Wechselstromanalyse (AC-Analyse),
• Arbeitspunktberechnung (DC-Analyse)
• nichtlineare Einschwinganalyse (Transient-, TR-Analyse) und
• nichtlineare Frequenzanalyse (Harmonic Balance, Shooting Newton)
verwendet, um die oben genannten numerischen Verfahren beispielhaft zu lehren.
Inhaltliche Voraussetzungen
Höhere Mathematik (aus dem B.Sc.-Studium)
Lehr- und Lernmethoden
Als Lernmethode wird zusätzlich zu den individuellen Methoden des
Studierenden eine vertiefende Wissensbildung durch mehrmaliges
Aufgabenrechnen in Übungen und Tutorübungen angestrebt.
Als Lehrmethode wird in der Vorlesungen Frontalunterricht, in den
Übungen Arbeitsunterricht (Aufgaben rechnen) gehalten. Zusätzlich werden im Rahmen von Hausaufgaben Inhalte von dem Studierenden praktisch in Matlab umgesetzt.
Studien-, Prüfungsleistung
Abschlussklausur (120 Min., mit Unterlagen)
Empfohlene Literatur
Strang - Computational Science and Engineering
Links
Vollständiges Lehrangebot
Bachelorbereich: BSc-EI, MSE, BSEDE
| WS | SS | Diskrete Mathematik für Ingenieure (BSEI, EI00460) Discrete Mathematics for Engineers (BSEDE ) (Schlichtmann) (Januar) |
| WS | SS | Entwurf digitaler Systeme mit VHDL u. System C (BSEI, EI0690) (Ecker) |
| SS | Entwurfsverfahren für integrierte Schaltungen (MSE, EI43811) (Schlichtmann) | |
| WS | Methoden der Unternehmensführung (BSEI, EI0481) (Weigel) | |
| WS | Praktikum System- und Schaltungstechnik (BSEI, EI0664) (Schlichtmann et al.) | |
| SS | Schaltungssimulation (BSEI, EI06691) (Gräb/Schlichtmann) |
Masterbereich: MSc-EI, MSCE, ICD
| SS | Advanced Topics in Communication Electronics (MSCE, MSEI, EI79002) | ||
| WS | Electronic Design Automation (MSCE, MSEI, EI70610) (B. Li, Tseng) | ||
| WS | Design Methodology and Automation (ICD) (Schlichtmann) (Nov) | ||
| WS | SS | Machine Learning: Methods and Tools (MSCE, MSEI, EI71040) (Ecker) | |
| WS | SS SS | Mathematical Methods of Circuit Design (MSCE, MSEI, EI74042) (Gräb) Simulation and Optimization of Analog Circuits (ICD) (Gräb) (Mai) | |
| WS | Mixed Integer Programming and Graph Algorithms in Engineering Problems (MSCE, MSEI, EI71059) (Tseng) | ||
| WS | SS | Numerische Methoden der Elektrotechnik (MSEI, EI70440) (Schlichtmann oder Gräb) | |
| WS WS | SS | Seminar VLSI-Entwurfsverfahren (MSEI, EI7750) (Schlichtmann/Müller-Gritschneder) Seminar on Topics in Electronic Design Automation (MSCE, EI77502) (Schlichtmann/Müller-Gritschneder) | |
| WS | SS | Synthesis of Digital Systems (MSCE, MSEI, EI70640) (Müller-Gritschneder) | |
| WS | Testing Digital Circuits (MSCE, MSEI, EI50141) (Otterstedt) | ||
| WS | Timing of Digital Circuits (MSCE, MSEI, EI70550) (B. Li, Zhang) | ||
| WS | SS | VHDL System Design Laboratory (MSCE, MSEI, EI7403) (Schlichtmann) |
MSE: Munich School of Engineering (TUM)
BSEDE: Bachelor of Science in Electronics and Data Engineering (TUM-Asia)
ICD: Master of Science in Integrated Circuit Design (TUM-Asia)
MSCE: Master of Science in Communications Engineering (TUM)
MSEI: Master of Science in Elektrotechnik und Informationstechnik
BSEI: Bachelor of Science in Elektrotechnik und Informationstechnik
Aktuelle Infos zur Lehre/Current information on teaching: https://www.tum.de/die-tum/aktuelles/coronavirus/studium/, www.ei.tum.de