Modellierung und Simulation mechatronischer Systeme

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 8.0 vom 31.08.2022

11B0305

Modelling and Simulation of Mechatronic Systems

• Mechatronik (B.Sc.)
• Fahrzeugtechnik (Bachelor) (B.Sc.)
• Maschinenbau (B.Sc.)
• Maschinenbau im Praxisverbund (B.Sc.)

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Die Modellbildung und die verschiedenen Darstellungsformen von Systemen und Signalen sind Grundlagen für das Verständnis mechatronischer Systeme. Moderne Simulationswerkzeuge sind ein unverzichtbares Werkzeug für die Untersuchung und den Entwurf mechatronischer Systeme. Das vorliegende Modul verknüpft die einzelnen Bereiche und stellt den Systemgedanken der Mechatronik heraus.

1. Modellbildung
   1.1 Einführende Beispiele aus der Mechatronik
   1.2 Grundprinzipien der Modellbildung
   1.3 Modellvalidierung
   1.4 Struktur mechatronischer Systeme
2. Signale & Systeme
   2.1 Systembegriff
   2.2 Klassifizierung von Systemen und Signalen
   2.3 Linearisierung
   2.4 Laplacetransformation
   2.5 Dynamisches Verhalten
   2.6 Übertragungsfunktionen
   2.7 Zustandsraumdarstellung linearer und nichtlinearer Systeme
3. Simulation
   3.1 Numerische Modelle und numerische Integration
   3.2 Moderne Simulationswerkzeuge
   3.3 Simulationsgestützter Entwurf mechatronischer Systeme
   
   Praktikum und Übungen am Rechner

Wissensverbreiterung
Die Studierenden haben ein breites Wissen über die Modellbildung, die mathematische Beschreibung, die Simulation und die Eigenschaften von Systemen und Signalen
Wissensvertiefung
Die Studierenden verfügen über detailliertes Wissen zur Struktur und Modellbildung mechatronischer Systeme. Die Studierenden haben einen Überblick über simulationsgestützte Entwicklungsmethoden der Mechatronik.
Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden können einfache mechatronische Systeme modellieren und analysieren. Sie können blockschaltbildorientierte Simulationswerkzeugen anwenden und berücksichtigen numerische Gesichtspunkte. Sie kennen weiterführende Werkzeuge zur Echtzeitsimulation und deren Anwendungsbereiche.
Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden können mechatronische Systeme und ihre Eigenschaften darstellen und diskutieren. Sie können Simulationsergebnisse aufbereiten, interpretieren und präsentieren.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden können geeignete Methoden und Werkeuge der Modellbildung und Simulation mechatronischer Systeme für Standardaufgaben auswählen und beurteilen.

Vorlesungen / Praktikum

Mathematik 1Mathematik für Elektrotechnik

Lammen, Benno

Lammen, Benno

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/1/ Roddeck, W.: “Einführung in die Mechatronik“, Springer, 2016/2/ Heimann, B.; Gerth, W.; Popp, K.: „Mechatronik“, Hanser-Verlag, 2015/3/ Hering, E; Steinhart, H.; u. a.: “Taschenbuch der Mechatronik“, Hanser-Verlag, 2015/4/ Angermann, A. u. a.: „Matlab – Simulink- Stateflow“, /5/ Nollau, R.: „Modellbildung und Simulation technischer Systeme“, Springer-Verlag, 2009/6/ Kahlert, J.: „Simulation technischer Systeme“, Springer Verlag, 2004 /7/ Scherf, H. E.: „Modellbildung und Simulation dynamischer Systeme - Eine Sammlung von Simulink-Beispielen“, de Gruyter Oldenbourg, 2010

• Klausur 2-stündig
• Mündliche Prüfung

Experimentelle Arbeit

alternativ Klausur (K2) oder mündliche Prüfung+ Experimentelle Arbeit (unbenotete erfolgreiche Teilnahme)

Kenntnisse der Modellbildung, Kenntnisse der Klassifizierung von Systemen und Signalen, Kennnisse der mathematischen Darstellung und Untersuchung von Systemen, Kenntnisse der numerischen Simulation, Fähigkeit zur Anwendung moderner Simulationswerkzeuge

1 Semester

Nur Wintersemester

Deutsch