Numerische Methoden der Elektrotechnik

Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Nummer0000000041
Art
Umfang4 SWS
SemesterSommersemester 2021
UnterrichtsspracheDeutsch
Stellung in StudienplänenSiehe TUMonline

Termine

Teilnahmekriterien

Siehe 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 2021: Vorlesung online, 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, BSEEIT

 

WS

SS

Diskrete Mathematik für Ingenieure (BSEI, EI00460)

Discrete Mathematics for Engineers (BSEEIT) (Schlichtmann) (Januar)

 

O/P

WS

SS

Entwurf digitaler Systeme mit VHDL u. System C (BSEI, EI0690) (Ecker)

WS 20/21 block course after lecture period

O/O

 

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)

O/O

 

Masterbereich: MSc-EI, MSCE, ICD

 

SS

Advanced Topics in Communication Electronics (MSCE, MSEI, EI79002)

?

WS

 

Aspects of Integrated Systems Technology & Design (MSCE, MSEI, EI5013) (Wurth)

--

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)

O/O

WS

SS

SS

Mathematical Methods of Circuit Design (MSCE, MSEI, EI74042) (Gräb)

Simulation and Optimization of Analog Circuits (ICD) (Gräb) (Mai)

O/O

O/P

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)

O/P

WS

WS

SS

Seminar VLSI-Entwurfsverfahren (MSEI, EI7750) (Schlichtmann/Müller-Gritschneder)

Seminar on Topics in Electronic Design Automation (MSCE, EI77502) (Schlichtmann/Müller-Gritschneder)

O

WS

SS

Synthesis of Digital Systems (MSCE, MSEI, EI70640) (Müller-Gritschneder)

O/P

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)

O/O

 

Die Spalte ganz rechts bezeichnet die Form der Vorlesung/Prüfung im SS 2021. O=online, P=physische Präsenz

The column on the very right denotes the type of course/exam in SS 2021. O=online, P=physical presence

 

MSE: Munich School of Engineering (TUM)

BSEEIT: Bachelor in Electrical Engineering and Information Technology (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