Emilio Frazzoli: Katalogdaten im Herbstsemester 2022 |
| Name | Herr Prof. Dr. Emilio Frazzoli |
| Lehrgebiet | Dynamische Systeme und Regelungstechnik |
| Adresse | Dyn. Systeme u. Regelungstechnik ETH Zürich, ML K 33 Sonneggstrasse 3 8092 Zürich SWITZERLAND |
| emilio.frazzoli@idsc.mavt.ethz.ch | |
| Departement | Maschinenbau und Verfahrenstechnik |
| Beziehung | Ordentlicher Professor |
| Nummer | Titel | ECTS | Umfang | Dozierende | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 151-0325-00L | Planning and Decision Making for Autonomous Robots | 4 KP | 2V + 1U | E. Frazzoli | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung | Planning safe and efficient motions for robots in complex environments, often shared with humans and other robots, is a difficult problem combining discrete and continuous mathematics, as well as probabilistic, game-theoretic, and ethical/regulatory aspects. This course will cover the algorithmic foundations of motion planning, with an eye to real-world implementation issues. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Lernziel | The students will learn how to design and implement state-of-the-art algorithms for planning the motion of robots executing challenging tasks in complex environments. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Inhalt | Discrete planning, shortest path problems. Planning under uncertainty. Game-theoretic planning. Geometric Representations. Steering methods. Configuration space and collision checking. Potential and Navigation functions. Grids, lattices, visibility graphs. Mathematical Programming. Sampling-based methods. Planning with limited information. Multi-agent Planning. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Skript | Course notes and other education material will be provided for free in an electronic form. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Literatur | There is no required textbook, but an excellent reference is Steve Lavalle's book on "Planning Algorithms." | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Students should have taken basic courses in optimization, control systems, probability theory, and should be familiar with modern programming languages and practices (e.g., Python, and/or C/C++). Previous exposure to robotic systems is a definite advantage. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kompetenzen |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 151-0591-00L | Control Systems I Note: The previous course title in German until HS21 "Regelungstechnik I". | 4 KP | 2V + 2U | E. Frazzoli | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung | Analyse und Synthese einschleifiger Regelsysteme (SISO). Modellierung und Linearisierung dynamischer Systeme (Zustandsraummodell, Übertragungsfunktion), Stabilität, Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit. Klassische Regelung mit PID-Regler. Nyquist-Kriterium, Loop-shaping mit Leadlag-Elementen. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Lernziel | Identifizieren der Rolle und Bedeutung von Regelsystemen in der Welt. Modellieren und Linearisieren von dynamischen Systemen mit einem Ein- und Ausgang. Interpretieren der Stabilität, Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit linearer Systeme. Beschreibung und Assoziierung modularer Blöcke linearer Systeme in der Zeit- und Frequenzdomäne mit Gleichungen und grafischen Darstellungen (Bode-, Nyquistdiagramm, Zeitdomänenverhalten) und deren Wechselverhalten. Erstellen von standard Rückführungsreglern, um linearisierte Systeme zu steuern und regeln. Erklären der Unterschiede zwischen erwarteten und tatsächlichen Regelungsresultstaten. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Inhalt | Modellierung und Linearisierung dynamischer Systeme mit einem Ein- und Ausgang. Zustandsraumdarstellung der Modelle. Verhalten linearer Systeme im Zeitbereich und ihre Analyse auf Stabilität (Eigenwerte), Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit. Laplace-Transformation und Analyse des Systems im Frequenzbereich. Übertragungsfunktion des Systems. Einfluss der Pole und Nullstellen der Übertragungsfunktion auf das dynamische Verhalten (Stabilität) des Systems. Harmonische Analyse des Systems durch den Frequenzgang. Stabilitätsanalyse des Regelsystems mit dem Nyquist-Kriterium. Prinzipielle Eigenschaften und Einschränkungen von Regelsystemen. Spezifikationen des Regelsystems. Entwurf von PID-Regler. Loop-shaping und Robustheit des Regelsystems. Diskrete Regelsystemrepräsentation und Stabilitätsanalyse. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Grundlagenkentnisse der (komplexen) Analysis und der linearen Algebra. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kompetenzen |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 227-0920-00L | Seminar in Systems and Control | 0 KP | 1S | F. Dörfler, R. D'Andrea, E. Frazzoli, M. H. Khammash, J. Lygeros, R. Smith | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung | Current topics in Systems and Control presented mostly by external speakers from academia and industry | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Lernziel | see above | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||