Teilinstitut Dynamik/Mechatronik - Lehrveranstaltungen
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Systemtheorie der Mechatronik

Systemtheorie der Mechatronik
Typ: Vorlesung (V)
Semester: WS 19/20
Zeit:

findet im WS 19/20 nicht statt

Dozent/Übungsleiter: Prof.Dr.Ing. Wolfgang Seemann
SWS: 2
LVNr.: 2161117
Hinweis:

Diese Vorlesung findet im Wechsel mit "Wellenausbreitung" im Wintersemester statt.

Literaturhinweise

Skript zur Vorlesung.

Isermann, R.: Mechatronische Systeme. Springer, 1999.

Heimann, B., Gerth, W., Popp, K.: Mechatronik. Hanser, 1998

Riemer, M., Wauer, J., Wedig, W.: Mathematische Methoden der Technischen Mechanik. Springer, 1993

Lehrinhalt

Grundlagen der theoretischen Modellbildung mittels synthetischer und analytischer Methoden. Klassifizierung von Systemelementen, Grundgleichungen, konstitutive Gleichungen. Kinetisches Potential, virtuelle Arbeit, Systeme mit verteilten Parametern, Prinzip von Hamilton für mechatronische Systeme. Grundlagen der experimentellen Modellbildung. Grundlagen der Festkörpermechanik und der Fluidmechanik. Grundlagen der Elektrotechnik (Maxwellsche Gleichungen, elektrisches und magnetisches Feld, Beschreibung der Bauelemente der Elektrotechnik, analoge Bauelemente). Sensoren und Aktoren sowie die dahinter stehenden Wandlerprinzipe. Einführung in die Regelung mechatronischer Systeme, insbesondere bei digitaler Regelung.

Arbeitsbelastung

Präsenzzeit: 22,5 h; Selbststudium 98 h

Ziel

Ziel ist es, den Studenten disziplinübergreifende Werkzeuge zur Verfügung zu stellen, mit denen die mathematischen Modelle der mechatronischen Systeme hergeleitet werden können. Die Studenten können ein mechatronisches System durch entsprechende physikalische Modellierung in mathematische Modelle überführen. Die Unterscheidung in Fluss- und Feldgrößen ist den Studenten geläufig. Sie erkennen, wie mithilfe von Energietermen gekoppelte Gleichungen hergeleitet werden können. Entsprechende Grundlagen der Mechanik und der Elektrotechnik können sie anwenden. Sie sind in der Lage, die elektro-mechanischen Komponenten in einen Regelkreis einzubauen.

Prüfung

Mündlich

30 Minuten (Wahlfach), 20 Minuten (Schwerpunkt).

keine Hilfsmittel

Übersicht

Lernziele:

Die Entstehung neuer Produkte durch räumliche und funktionelle Integration  mechanischer, elektrotechnischer bzw. elektronischer und informationstechnischer 
 Komponenten ist ein stark zunehmender Trend in vielen Bereichen der Technik. Die Vorlesung Sytemtheorie der Mechatronik konzentriert sich dabei auf die Beschreibung mechatronischer Systeme mit Hilfe von physikalischen und mathematischen Modellen. Der Systembegriff steht dabei im Vordergrund. Ziel ist es, den Studenten disziplinenübergreifende Werkzeuge zur Verfügung zu stellen, mit denen die mathematischen Modelle der mechatronischen Systeme hergeleitet werden können.

Inhalt:

  • Grundlagen der theoretischen Modellbildung mittels synthetischer und analytischer Methoden.
  • Klassifizierung von Systemelementen, Grundgleichungen, konstitutive Gleichungen. 
  • Kinetisches Potential, virtuelle Arbeit, Systeme mit verteilten Parametern, Prinzip von Hamilton für mechatronische Systeme.
  • Grundlagen der experimentellen Modellbildung.
  • Grundlagen der Festkörpermechanik und der Fluidmechanik.
  • Grundlagen der Elektrotechnik (Maxwellsche Gleichungen, elektrisches und magnetisches Feld, Beschreibung der Bauelemenete der Elektrotechnik, analoge Bauelemente).
  • Sensoren und Aktoren sowie die dahinter stehenden Wandlerprinzipe. Einführung in die Regelung mechatronischer Systeme, insbesondere bei digitaler Regelung.

Literaturliste, Skripte:

  • Skript zur Vorlesung
  • Isermann, R.: Mechatronische Systeme, Springer, 1999
  • Heimann, B., Gerth, W., Popp, K.: Mechatronik, Hanser, 1998
  • Riemer, M., Wauer, J., Wedig, W.: Mathematische Methoden der Technischen Mechanik, Springer, 1993