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Über dieses Buch

Das Buch beschreibt verschiedene Methoden zur Modellierung mechatronischer Systeme. Zur Durchführung eines modellbasierten Systementwurfs wird anfänglich die in der Praxis oft angewandte signalflussorientierte Modellierung herangezogen. Bei den in diesem Vorgang nötigen Modifikationen des Systems, zeigen sich die prinzipbedingten Schwierigkeiten dieser Methode.
Als mögliche Alternativen werden Bondgraphen und die objektorientierte Modellierung eingehend vorgestellt und darauffolgend angewandt, um dasselbe System zu beschreiben. Abschließend werden numerische Integrationsverfahren auf eine für den Ingenieur verständliche Weise dargestellt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Grundlegendes

Abstract
Noch bevor wir uns um die Methoden der Modellbildung und Simulation mechatronischer Systeme1 kümmern, bedarf es einiger Definitionen und Erklärungen zu diesem Thema. Ferner soll anhand dieses Kapitels klar zum Vorschein kommen, welche der vorgestellten Themen im Buch behandelt werden.
Thomas Lienhard Schmitt, Markus Andres

2. Einführung in die Zustandsraumdarstellung

Abstract
Wenn von Modellbildung und Simulation gesprochen wird, sind damit immer zwei grundsätzlich unterschiedliche Prozesse gemeint: Der Prozess Modellbildung ist eine klassische Ingenieursdisziplin, welche im Verlauf eines technischen Studiums einen Teil der Ausbildung darstellen sollte.
Thomas Lienhard Schmitt, Markus Andres

3. Modellbildung: Ein iterativer Prozess

Abstract
Wie in jeder Ingenieursdisziplin, benötigt es auch bei der Modellbildung mechatronischer Systeme einiges an Erfahrung, um ein valides Modell zu erstellen und dessen Simulationsergebnis korrekt zu interpretieren.
Thomas Lienhard Schmitt, Markus Andres

4. Signalflussorientierte Modellbildung: Blockschaltbilder

Abstract
Eine nach wie vor weit verbreitete Technik ist es, die systembeschreibenden Gleichungen in ein Blockschaltbild zu überführen. Dazu muss das Gleichungssystem, wie in Abb. 3.1 auf Seite 56 angedeutet, sortiert werden.
Thomas Lienhard Schmitt, Markus Andres

5. Die Theorie der Bondgraphen

Abstract
Bondgraphen wurden 1959 von H.M. Paynter entwickelt und 1961 erstmals am Massachusetts Institute of Technology (MIT) vorgestellt und in [Pay61] publiziert. Zwei seiner damaligen Studenten, Dean C.
Thomas Lienhard Schmitt, Markus Andres

6. Einführung in die objektorientierte Modellierung

Abstract
In diesem Kapitel soll der Leser schrittweise an die objektorientierte Modellierung herangeführt werden. Dazu werden zuerst einige verfügbaren Sprachen grob vorgestellt, um dann das Beispiel des Feder-Masse-Dämpfer Schwingers aus Abschnitt 4.2 und dessen Modifikationen mit der Modellierungssprache Modelica umzusetzen (Abschnitt 6.2).
Thomas Lienhard Schmitt, Markus Andres

7. Modelica

Abstract
Eine erste Einführung in die Modellierungssprache Modelica wird in Abschnitt 6.2 gegeben. Dabei findet Modelica Anwendung, um das Konzept der Modellierung über Gleichungen zu erläutern.
Thomas Lienhard Schmitt, Markus Andres

8. Simulation und numerische Integrationsverfahren

Abstract
Ziel dieses Kapitels ist es, dem Anwender von Modellierungsumgebungen nahezubringen, was sich hinter dem Begriff Solver und seinen „Synonymen“ verbirgt. Dazu soll ein Grundverständnis für die zugrundeliegenden Zusammenhänge aufgebaut werden. Es ist nicht Ziel, die Details der sich dahinter verbergenden Mathematik oder Herausforderungen bei der Implementierung zu klären. Große Teile dieses Kapitels sind aus [CK06] abgeleitet, wobei viele der hier aufgeführten Betrachtungen etwas vereinfacht dargestellt sind, um den Fokus noch stärker auf den Einsatz in der Praxis zu legen. Andere Teile, die in der Praxis oft von geringerer Bedeutung sind, werden hier nicht behandelt.
Thomas Lienhard Schmitt, Markus Andres

Backmatter

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