Fakult¨ at CEE Studiengang: Smart Systems Beschreibung von Modul: Theorie und Modellierung

Modul: Theorie und Modellierung Umfang 12 ECTS-Punkte ModulStudiendekan SMA verantwortliche(r) Ziele Die Studierenden sollen zus¨atzlich zur reinen Fachqualifikation Kenntnisse u ¨ber theoretische Grundlagen und F¨ahigkeiten in deren Anwendung in mindestens zwei der folgenden Gebiete: * * * *

Objectives

Mathematik, Physik physikalische Modellbildung und Simulation Softwaremodellierung

erlernen. Je nach vom Studierenden gew¨ahlter Vertiefung und Interessenslag wird eine andere Auswahl von 2 verschiedenen Fachdisiplinen sinnvoll sein. In addition to the ability in concrete professions the students shall improve their background in theory in at least two of the following topics * * * *

mathematics physics software modelling physical modelling

The selection depends on interest and desired core topic. keine u ¨ber die Zulassungsvoraussetzungen hinausgehenden Kenntnisse notwendig Prerequisites non beyond admission requirements Lehrveranstaltungen Electrodynamics / Elektrodynamik Vector Analysis / Vektoranalysis Software Modelling / Modellierung von Softwaresystemen Physical Modelling and Simulation/Physikalische Modellbildung und Simulation Vorkenntnisse

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Lehrveranstaltung: Electrodynamics / Elektrodynamik Dozent Art Umfang Turnus Pr¨ ufungs- StudienLeistungspunkte (SWS) Leistung Leistung (ECTS) Prof. Dr. Dietrich V 4 SS 1K 6 K¨ uhlke Pr¨ asenz Selbststudium Pr¨ ufung Arbeitsaufwand 45 h 100 h 35 h Sprache englisch Ziele Verst¨ andnis der theoretischen Grundlagen der Elektrotechnik, d.h. der grundlegenden Zusammenh¨ange zwischen Str¨omen und Ladungen einerseits und den elektromagnetischen Feldern andererseits. F¨ahigkeit, elektromagnetische Probleme zu analysieren und mathematische Methoden zur deren L¨osung anzuwenden. Objectives Understanding of theoretical fundamentals of Electrodynamics i.e. the interaction of charges and currents on the one side and electromagnetic fields on the other side. Ability to analyze electromagnetic problems and to apply mathematical methods for solving. Inhalte Grundbegriffe und Grundgleichungen der Elektrodynamik Maxwellsche Gleichungen, physikalische Bedeutung der Maxwell-Gleichungen, Ladungs- und Energieerhaltung, Felder an Grenzfl¨achen. Elektrostatik: Elektrische Felder von Ladungsverteilungen, Grunds¨atzliches Vorgehen zur Berechnung des Potentials einer Ladungsverteilung, elektrostatische Felder und Medien. Magnetfelder station¨arer Str¨ome: Einfache Stromanordnungen, allgemeines L¨ osungsverfahren. Quasistation¨ are Vorg¨ange: u ¨bergang zu quasistation¨aren Feldern, Gegeninduktion und Selbstinduktion, magnetische Energie einer Leiteranordnung, Induktion durch Bewegung des Leiters, zeitabh¨angige Str¨ome - Skineffekt. Elektromagnetische Wellen: Wellengleichung, ebene elektromagnetische Wellen, Wellen in Medien, gef¨ uhrte Wellen. Subjects Basic concepts and equations of electrodynamics Maxwell’s equations, physical meaning, conservation of charge and energy, boundary conditions. Electrostatics: Electric fields of charge distributions, basic methods of calculating the potential of a charge distribution, electric fields in matter. Magnetic fields of steady currents: Simple arrangements of currents, general solution for the magnetic field of steady currents. Quasi static fields: Quasi static approximation, mutual and self-inductance, energy in magnetic fields, moving circuits and induction, time dependent currents - skin effect. Electromagnetic waves: Wave equation, plane electromagnic waves and wave propagation, waves in matter, guided waves. Vorkenntnisse Vorkenntnisse in Mathematik und Physik sind unumg¨anglich Literatur (1) Griffith, D. J., Introduction to electrodynamics. Prentice Hall, 1999. (2) Jackson, J. D., Classical Electrodynamics, Wiley, 1998. (3) Lehner, G., Elektromagnetische Feldtheorie f¨ ur Ingenieure und Physiker. Springer, 1996. (4) Brandt, S. und Dahme, H. D., Elektrodynamik. Springer, 1997. (5) Blume, S., Theorie elektromagnetischer Felder. H¨ uthig Studientexte Elektrotechnik, 1994.

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Lehrveranstaltung: Vector Analysis / Vektoranalysis Dozent Art Umfang Turnus Pr¨ ufungs- StudienLeistungspunkte (SWS) Leistung Leistung (ECTS) Prof. Dr. Olaf Neiße V 4 SS 1K 6 Pr¨ asenz Selbststudium Pr¨ ufung Arbeitsaufwand 60 h 118 h 2h Sprache englisch Ziele Wiederholung und Festigung der mathematischen Grundlagen: * Verst¨ andnis und sicherer Umgang mit der Differential- und Integralrechnung von Skalar- und Vektorfeldern * Erlernen der geometrischen Interpretation * Festigung der Rechenfertigkeit * u ¨bung im exakten und strukturierten Denken und Arbeiten Objectives

Repetition and improvement of basic mathematical knowledge: * Comprehension and sure handling of calculus in higher dimensions * Learning the geometrical Interpretation * Exercises in precise and well structured thinking and solving

Inhalte Grundbegriffe aus der Vektorrechnung und Analysis Kurve und Weg, L¨ ange und Geschwindigkeit, Kr¨ ummung und Torsion, Frenetsche Formeln Skalar- und Vektorfeld Richtungsableitung und Gradient, Gradientenfeld und Potential, Kurven- und Linienintegral, Rotation Volumen- und Oberfl¨ achenintegral Fubini und der Transformationssatz, Oberfl¨ achen und Rand Integrals¨ atze Divergenz und Rotation (mit geometrischer Interpretation), S¨ atze von Gauß, Green und Stoke Subjects Repetition of basic terminology in vector algebra and analysis Path and curve, Length, velocity and speed, Curvature and torsion, Frenet’s Formula, Scalar field and vector field Directional derivative and gradient Gradient vector field and potential, Line integral and curve integral, curl Volumina and surface integration Fubini and transformation formula, Surface and boundary Integral Theorems Divergence and Curl (including geometrical Interpretation), Theorems by Gauss, Green and Stoke Vorkenntnisse

Analysis (Differential-/Integralrechnung), Matrizenrechnung)

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Algebra

(Vektor/-

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Literatur (1) (2) (3) (4)

D.E. Bourne, P.C. Kendall: Vector Analysis and cartesian Tensor K. Burg, H. Haf, F. Wille: Vektoranalysis J. Marsden, A. Tromba: Vector Calculus Lovricl: Vector Calculus

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Lehrveranstaltung: Software Modelling / Modellierung von Softwaresystemen Dozent Art Umfang Turnus Pr¨ ufungs- StudienLeistungspunkte (SWS) Leistung Leistung (ECTS) Prof. Dr. R. M¨ uller V 4 SS 1K, 1L 6 Pr¨ asenz Selbststudium Pr¨ ufung Arbeitsaufwand 60 h 118 h 2h Sprache deutsch Ziele Die Studierenden sollen die Vorteile der Modellierung und Test von Softwaresystemen erkennen. Mit Hilfe eines CASE-Tools sollen die Studierenden ein Softwaresytem beschreiben, simulieren und testen k¨onnen. Objectives Discover the advantages of modelling and test of software systems. With the use of CASE-tools, software systems will be described, simulated and tested. Inhalte * * * *

Kurzwiederholung UML; Einf¨ uhrung in das CASE-Tool Rhapsody Einf¨ uhrung in modellbasiertes Testen Einf¨ uhrung in System Modelling (SysML) Modellierung von z.B. Memory Ressource Pattern, Concurrency Pattern, ... * Einsatz von Pattern in der Modellierung

Die Inhalte der Vorlesung werden in einer Laborarbeit mit einem CASE-Tool vertieft. Subjects * * * *

short repetition of UML introduction to model based testing introduction to system modelling (SysML) examples: modelling of e.g. memory ressource pattern, concurrency patterns, .. * use of pattern in modelling Vorkenntnisse * * * *

fundierte Kenntnisse in UML in Funktion und Anwendung Erfahrungen in objektorientierter Programmierung in C++ oder Java; ¨ Uberblick u ¨ber nichtfunktionale Anforderungen an Embedded Systeme Programmierung paralleler Abl¨aufe

Prerequisites * good knowledges of principles and usage of UML * experience in object orientated programming in C++ or Java * overview knowledges on non functional requirements for embedded systems * multitasking programming Literatur (1) B.P. Douglass; Real-time design patterns; Addison-Wesley; 2006 (2) B.P. Douglass; Real-time UML workshop for embedded systems; AddisonWesley; 2007

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Lehrveranstaltung: Physical Modelling and Simulation/Physikalische Modellbildung und Simulation Dozent Art Umfang Turnus Pr¨ ufungs- StudienLeistungspunkte (SWS) Leistung Leistung (ECTS) Prof. Dr. G. Higelin V 4 SS 1K, 1L 6 Pr¨ asenz Selbststudium Pr¨ ufung Arbeitsaufwand 60 h 118 h 2h Sprache englisch Ziele * Vermittlung des modellbildenden Prozesses bestehend aus physikalischer und mathematischer Modellbildung * F¨ ahigkeit zur Konzeption und Duchf¨ uhrung von Simulationen sowie der Interpretation und Darstellung von Simualtionsergebnissen * Beherrschung des Simulationswerkzeuges MATLAB/Simulink Objectives * Understand the modeling process which consists of physical and mathematical modeling * Learning the conceptual design and execution of simulations as well as the interpretation and presentation of their results * Master the simulation software MATLAB/Simulink Inhalte * Physikalische Modelle aus Mechanik, Biologie, Elektrotechnik, Soziologie * Mathematische Modellierung * Softwarepaket MATLAB/Simulink Subjects * Physical models from mechanics, biology, electrical engineering, sociology * Mathematical modeling * Software MATLAB/Simulink Vorkenntnisse Literatur

Grundlagenvorlesungen Mathematik, Physik, Elektrotechnik ??

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