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Über dieses Buch

Dieses Lehrbuch vermittelt Grundwissen zur Lösung von Problemen der Elektrotechnik, der Antriebstechnik und der Mechatronik mit Hilfe des mathematischen Expertensystems Maple™ und des objektorientierten Simulationssystems MapleSim™. Der Autor stellt zunächst Maple™ in konzentrierter Form vor. Danach geht er ausführlich auf die Ermittlung analytischer und numerischer Lösungen von Differentialgleichungen mit Maple™ ein. Der Modellierung und Analyse elektrischer und mechanischer Systeme mit Unterstützung durch Maple™ sowie komplexeren Anwendungsbeispielen sind die folgenden Kapitel des Buches gewidmet. Ausführlich beschrieben werden auch das objektorientierte Modellieren und Simulieren mit MapleSim™ und die Zusammenarbeit von Maple™ mit MapleSim™, Matlab™ und Scilab™.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einführung

Zusammenfassung
Dieses Kapitel grenzt das im Buch behandelte Sachgebiet ab, erläutert verwendete Begriffe und beschreibt in kurzer Form die in den folgenden Kapiteln benutzten Beschreibungsformen für Modelle elektrischer und mechanischer Systeme.
Rolf Müller

2. Das Computeralgebra-System Maple – Grundlagen

Zusammenfassung
Für die Leser, die über keine oder wenig Erfahrungen im Umgang mit Maple verfügen, werden in diesem Kapitel ausgewählte Grundlagen zum Arbeiten mit diesem Computeralgebra-System zusammengefasst. Insgesamt sind die Informationen auf die dem Buch zugrunde liegende Thematik, das Modellieren und Analysieren von elektrischen und mechanischen Systemen, ausgerichtet, erheben also nicht den Anspruch einer umfassenden Einführung in Maple.
Rolf Müller

3. Lösen von gewöhnlichen Differentialgleichungen

Zusammenfassung
Dieses Kapitel beschreibt das Lösen von gewöhnlichen Differentialgleichungen mit Maple. Sowohl für die Ermittlung symbolischer (analytischer) als auch numerischer Lösungen liefert Maple sehr leistungsfähige Werkzeuge. Zur Demonstration werden einfache Beispiele vor allem aus der Elektrotechnik verwendet. Im Vordergrund steht dabei das Arbeiten mit Maple und nicht der physikalische Sachverhalt.
Rolf Müller

4. Modellierung und Analyse elektrischer Netzwerke

Zusammenfassung
Die Aussagen dieses Kapitels beschränken sich auf Netzwerke, die aus zeitinvarianten ohmschen Widerständen, Kapazitäten und Induktivitäten sowie Spannungs- und Stromquellen bestehen. Außerdem wird davon ausgegangen, dass die räumliche Ausdehnung der Netzwerkelemente für die physikalischen Abläufe im Netzwerk nicht von Bedeutung ist, d. h. dass Netzwerke mit „konzentrierten Elementen“ vorliegen. Beschrieben werden die Ermittlung der Modelle dynamischer elektrischer Netzwerke in der Zustandsraumdarstellung, die Modellierung und Analyse bzw. Simulation im Bildbereich der Laplace-Transformation, die komplexe Wechselstromrechnung und die Erzeugung von Ortskurven mit Hilfe von Maple. Vorgestellt wird außerdem das Maple-Paket Syrup, das die symbolische Modellierung und Analyse elektrischer Netzwerke durch eine an Spice angelehnte Beschreibungsform unterstützt.
Rolf Müller

5. Modellierung und Analyse mechanischer Systeme

Zusammenfassung
Grundlagen der Modellierung, Analyse und Simulation von mechanischen Systemen, deren Mechanismen sich in einer Ebene oder in parallelen Ebenen bewegen, vermittelt dieses Kapitel. Eingegangen wird dabei auf die Festlegung der Systemparameter, die Methoden der Modellierung, die Grundgesetze der Dynamik, die Anwendung der Lagrangeschen Bewegungsgleichungen 2. Art und die Berechnung von Torsionsschwingungen mit der Methode der Übertragungsmatrizen.
Rolf Müller

6. Ausgewählte Beispiele

Zusammenfassung
Beispiele aus unterschiedlichen Teilgebieten der Elektrotechnik und Mechanik sind in diesem Kapitel zusammengefasst. Sie sind komplexer, als die einführenden Beispiele in den vorangegangenen Kapiteln, vertiefen damit den Einblick in die Probleme der Modellierung, Analyse und Simulation und stellen auch weitere Möglichkeiten der Programmiersprache Maple dar.
Rolf Müller

7. MapleSim und das MapleSim-API

Zusammenfassung
MapleSim ist ein Werkzeug zur objekt- bzw. komponentenorientierten multidisziplinären Modellierung und Simulation physikalischer und technischer Systeme. Es basiert auf Modelica und stützt sich auf die symbolischen und numerischen Fähigkeiten von Maple. Unter Maple-Sim setzt der Anwender seine Systemmodelle aus einzelnen Bausteinen (Objekten, Kompo-nenten) zusammen, die MapleSim in Bibliotheken zur Verfügung stellt. Auf die Bibliothekskomponenten wird über graphische Symbole zugegriffen, die in Gruppen auf Paletten zusammengefasst sind.
Rolf Müller

8. Brücken von Maple zu MATLAB und Scilab

Zusammenfassung
Eine Kombination von Maple mit MATLAB oder Scilab bei der Lösung bestimmter Aufgaben kann manchmal sehr hilfreich sein, insbesondere bei sehr aufwändigen numerischen Berechnungen. Ziel der Darlegungen dieses Kapitels ist es, Möglichkeiten dieses Zusammenwirkens anhand einzelner Beispiele zu beschreiben.
Rolf Müller

Backmatter

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