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Über dieses Buch

Für moderne Ingenieurdisziplinen wie die Mechatronik werden Modellbildung und Simulation technischer Systeme immer wichtiger. Klassische Methoden sind wenig intuitiv, mathematiklastig und nicht objektorientiert. Den Bondgraphen kann man ohne Kenntnis des mathematischen Modells direkt in ein grafisches Simulationssystem eingeben, das automatisch das mathematische Modell generiert. Die Objektorientierung unterstützt sehr gut die Anschaulichkeit des Modells und erleichtert das Systemverständnis des Anwenders. Insbesondere in der Mechatronik, in der häufig Multidomänen-Systeme zu modellieren sind, hat diese Methode daher große Vorteile.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung
Der Ausdruck panta rhei (altgriechisch πάντα ῥεῖ, deutsch „alles fließt“) ist ein auf den griechischen Philosophen Heraklit zurückgeführter, von Platon erwähnter Aphorismus zur Kennzeichnung der heraklitischen Flusslehre. Diese besagt: Alles fließt und nichts bleibt; es gibt nur ein ewiges Werden und Wandeln.
Werner Roddeck

Kapitel 2. Entwicklung der Physik

Zusammenfassung
Einer der ersten Naturforscher, der die Basis für die heutige Physik legte, war Galileo Galilei (1564–1642). Er entwickelte die Methode, die Natur durch die Kombination von Experimenten, Messungen und mathematischen Analysen zu erforschen und wurde damit einer der wichtigsten Begründer der neuzeitlichen exakten Naturwissenschaften.
Werner Roddeck

Kapitel 3. Bondgraphen

Zusammenfassung
Die von H. M. Paynter entwickelte Methodik der Bondgraphen stellt den Versuch dar, eine einheitliche Beschreibungsform physikalischer Systeme aus den unterschiedlichsten Domänen zu erhalten. Als Domänen werden die unterschiedlichen Fachgebiete der Physik wie beispielsweise Elektrotechnik oder Mechanik bezeichnet. Diese Darstellungsform ist unabhängig von einer speziellen Fachgebietssicht und geht davon aus, dass ein System sich aus Subsystemen, Komponenten und Bauelementen zusammensetzt, die untereinander Energie austauschen.
Werner Roddeck

Kapitel 4. Elemente von Bondgraphen

Zusammenfassung
Das erste grundlegende Element, das in der Regel Energie der jeweiligen Domäne dissipiert und damit in Wärmeenergie umwandelt, ist das R-Element. In Bondgraphen wird es anstelle eines Wortes durch den Großbuchstaben „R“ repräsentiert, wobei diese Bezeichnung sich von dem typischen dissipativen Element der Domäne Elektrotechnik, dem elektrischen Widerstand (Resistor) herleitet.
Werner Roddeck

Kapitel 5. Zeichnen von Bondgraphen einfacher Systeme

Zusammenfassung
In den vorherigen Abschnitten sind die wesentlichen grundlegenden Elemente von Bondgraphen besprochen worden und es ist dargestellt worden, welche einfachen Bauelemente der verschiedenen Domänen durch diese Bondgraphen-Grundelemente modelliert werden können. Hat man jedoch für ein einfaches mechanisches System wie den Einmassenschwinger den objektorientierten Wort-Bondgraphen gezeichnet, so besteht noch immer Unklarheit, wie man aus diesem mit einer formal nachvollziehbaren Vorgehensweise den Bondgraphen gewinnen kann, der nur aus Grundelementen der Bondgraphen-Methode besteht. Für die beiden Domänen Elektrotechnik und Mechanik soll das im Folgenden dargestellt werden.
Werner Roddeck

Kapitel 6. Simulationssysteme

Zusammenfassung
Der Vorgang der Modellbildung dynamischer Systeme dient letztendlich dazu, Vorhersagen über das zu erwartende Verhalten realer Systeme vornehmen zu können. Will man quantitative Vorhersagen machen, so ist immer ein mathematisches Modell erforderlich. Dies ist ein Satz von mathematischen Gleichungen, die eine Berechnung der Zustandsgrößen eines Systems zu einem beliebigen Zeitpunkt t ermöglichen.
Werner Roddeck

Kapitel 7. Beispiel Pkw-Antriebsstrang

Zusammenfassung
Im Kap. 3 war ein Wort-Bondgraph des Antriebsstrangs eines Pkw vorgestellt worden. Dabei wurde festgestellt, dass man hieraus noch nicht direkt ein mathematisches Modell ableiten kann, da unklar ist, welchen mathematischen Gesetzmäßigkeiten Objekte wie Kupplung, Getriebe oder Antriebswelle unterliegen. Daraus ergab sich die Notwendigkeit, komplexere Bauelemente in grundlegende Bauelemente mit bekannten Gesetzmäßigkeiten zu zerlegen.
Werner Roddeck

Kapitel 8. Schlussbetrachtung

Zusammenfassung
Die klassische Modellbildungsmethode dynamischer Systeme, die sich im Bereich der Regelungstechnik entwickelt hat, erfordert ein hohes Maß an mathematischen Kenntnissen. Das mathematische Modell wird in der Regel dort im Bildbereich der Laplace-Transformation erstellt und ist nicht objektorientiert. Daher ist es für den Anwender erforderlich, vor der Eingabe in ein Simulationssystem das mathematische Modell zu erstellen.
Werner Roddeck

Backmatter

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