MATLAB in der Ingenieurpraxis: Modellbildung, Berechnung und Simulation ; mit 18 Tabellen
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| New Title: | Pietruszka, Wolf Dieter MATLAB und Simulink in der Ingenieurpraxis |
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| Format: | Book |
| Language: | German |
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Stuttgart [u.a.]
Teubner
2005
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| adam_text | WOLF DIETER PIETRUSZKA MATLAB IN DER INGENIEURPRAXIS MODELLBILDUNG,
BERECHNUNG UND SIMULATION MIT 171 ABBILDUNGEN, 18 TABELLEN UND
ZAHLREICHEN BEISPIELEN TEUBNER B.G.TEUBNER STUTTGART * LEIPZIG *
WIESBADEN INHALTSVERZEICHNIS EINFUEHRUNG IN MATLAB 1 1.1 EINIGE
BEMERKUNGEN ZUR ARBEITSWEISE VON MATLAB 4 1.2 BASIS-ELEMENTE 5 1.2.1
VARIABLEN 5 1.2.2 MATHEMATISCHE FUNKTIONEN 7 1.2.3 VEKTOREN UND MATRIZEN
9 1.2.3.1 VEKTOR-, MATRIZEN-OPERATIONEN UND-FUNKTIONEN 12 1.2.4
DATENTYPEN 17 1.2.4.1 VEKTOREN UND MATRIZEN 17 1.2.4.2 ZEICHENKETTEN
(CHARACTER, STRING) 18 1.2.4.3 ZELLEN (CELL-ARRAY) 18 1.2.4.4
STRUKTUREN, (STRUCTURE) 18 1.2.5 VERGLEICHSOPERATOREN UND LOGISCHE
OPERATOREN 19 1.2.6 VERZWEIGUNGEN UND SCHLEIFEN 21 1.2.7 MATLAB-SKRIPT
UND MATLAB-FUNKTION 23 1.2.7.1 MATLAB-SKRIPT 23 1.2.7.2 MATLAB-FUNKTION
26 1.3 GRAFIK 29 1.3.1 2D-GRAFIK 29 1.3.1.1 GRAFIKFENSTER (FIGURE) 30
1.3.1.2 PLOT-BEFEHLE 31 1.3.1.3 ACHSEN UND BESCHRIFTUNG 32 1.3.1.4
ERGAENZENDE GRAFIK-BEFEHLE 33 1.3.1.5 INTERAKTIVE PLOT-ERSTELLUNG 36
1.3.2 3D-GRAFIK 38 1.4 ANIMATION VON 2D- UND 3D-MODELLEN 44 1.4.1
MODELLERSTELLUNG 44 1.4.2 ANIMATIONS-GRAFIK 45 1.4.3 2D-ANIMATION
EINFACHER LINIEN-MODELLE 46 1.4.3.1 ERSTELLUNG KOMPLEXERER
LINIEN-MODELLE 47 1.4.4 3D-ANIMATION EINES ROTORELEMENTS 48 1.4.4.1
MANTELFLAECHE DES ZYLINDERS 49 1.4.4.2 STIRNFLAECHEN 50 1.4.4.3
KENNZEICHNUNG DER NULL-MARKE 51 1.4.4.4 ANIMATION VON DREHBEWEGUNGEN 51
1.5 CODE-BESCHLEUNIGUNG AB MATLAB 6.5 53 1.6 COMPUTERALGEBRA UNTER
MATLAB, DIE SYMBOLIC MATH TOOLBOX 57 1.6.1 ONLINE-HILFE 58 VIII
INHALTSVERZEICHNIS 1.6.2 SYMBOLISCHE OBJEKTE 59 1.6.3 VEREINBARUNG
SYMBOLISCHER VARIABLE UND AUSDRUECKE (OBJEKTE) 59 1.6.4 SUBSTITUTION
SYMBOLISCHER UND NUMERISCHER GROESSEN, DER SUBS BEFEHL 61 1.6.5 BEISPIELE
AUS DER ANALYSIS 61 1.6.6 ALGEBRAISCHE GLEICHUNGSSYSTEME, DER SOLVE
BEFEHL 62 1.6.7 GEWOEHNLICHE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN, DER DSOLVE BEFEHL
64 1.6.8 BEISPIEL ZUR LINEAREN ALGEBRA 66 1.6.9 UEBERGANG ZUR NUMERIK 68
2 MODELLBILDUNG 71 2.1 STRUKTUREN DER BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 72 2.2
GRUNDLAGEN 73 2.2.1 KINEMATIK STARRER KOERPER 73 2.2.1.1 DREHMATRIX 74
2.2.1.2 GESCHWINDIGKEITEN UND BESCHLEUNIGUNGEN 76 2.2.2 KINETIK 81
2.2.2.1 DER IMPULSSATZ 81 2.2.2.2 DER DRALLSATZ 82 2.3
NEWTON-EULER-METHODE 83 2.3.1 RECHNERORIENTIERTE VORGEHENSWEISE 88 2.4
LAGRANGE SCHE GLEICHUNG 2. ART 91 2.5 LINEARISIERUNG 94 3 SIMULATION
UNTER SIMULINK 99 3.1 ZUR FUNKTIONSWEISE 99 3.1.1 BLOCK-STRUKTUR 99
3.1.2 SIMULATIONSABLAUF 100 3.2 DIE INTEGRATIONSVERFAHREN 101 3.2.1
METHODEN UND BEZEICHNUNGEN 102 3.2.2 STEIFIGKEIT DER
DIFFERENTIALGLEICHUNG 106 3.2.3 BEMERKUNGEN ZUR WAHL DER VERFAHREN 107
3.3 SIMULINK-GRUNDLAGEN 109 3.3.1 DIE MODELL-LIBRARY 109 3.3.2
EINSTELLUNG DES INTEGRATORS UND DES DATENTRANSFERS 110 3.3.3
DATENTRANSFER UEBER DEN WORKSPACE 112 3.3.4 SIMULATIONSAUFRUF AUS DER
MATLAB-UMGEBUNG 112 3.3.5 HILFSMITTEL ZUR MODELLERSTELLUNG UND
DATENAUSWERTUNG 113 3.3.5.1 ZUR ERSTELLUNG EINES SUBSYSTEMS 113 3.3.5.2
MASKIERUNG DER BLOECKE 114 3.3.5.3 ZUR BEARBEITUNG DER SCOPE-DARSTELLUNG
116 3.4 SIMULINK-MODELLIERUNG EINES EINFACHEN PROJEKTES 116 3.4.1
1/4-FAHRZEUGMODELL UND DIE BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 117 3.4.2 AUFBEREITUNG
DER BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 118 3.4.2.1 FAHRZEUGMODELL OHNE REIBELEMENT 118
3.4.2.2 FAHRZEUGMODELL MIT REIBELEMENT 119 INHALTSVERZEICHNIS IX 3.4.3
DAS FAHRBAHNPROFIL 120 3.4.3.1 MODELLIERUNG DER FAHRBAHNUNEBENHEIT 120
3.4.3.2 MODELLIERUNG DER EBENEN FAHRBAHNSTRUKTUR 122 3.4.4 FORMULIERUNG
DES ZUSTANDSMODELLS MIT DEM STATE SPACE BLOCK 124 3.4.5 MODELLIERUNG DER
REIBELEMENTE 124 3.4.5.1 COULOMB-REIBKENNLINIE 124 3.4.5.2
ABSCHNITTSWEISE STETIGE REIBFUNKTION 125 3.4.5.3 STATISCHER TEST DER
REIBMODELLE 126 3.4.6 DIE STARTROUTINE FUER DIE MATLAB-UMGEBUNG 128 3.4.7
SIMULINK-MODELLE UND SIMULATIONSERGEBNISSE 130 3.4.7.1 DAS REIBUNGSFREIE
MODELL 130 3.4.7.2 DAS REIBUNGSBEHAFTETE MODELL 131 3.5 MODELLIERUNG MIT
HILFE EINER S-FUNCTION 135 3.5.1 M-FILE S-FUNCTION 137 3.5.2 C-MEX
S-FUNCTION 142 4 SIMULATION UNTER MATLAB 145 4.1 STRUKTUR DER
DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 145 4.1.1 BEISPIELE FUER EINE EXPLIZITE
FORMULIERUNG 148 4.1.1.1 LINEARE MECHANISCHE, ELEKTRISCHE UND
REGELUNGSTECHNISCHE SYSTEME .... 148 4.1.1.2 NICHTLINEARE SYSTEME 153
4.2 DER GRUNDSAETZLICHE AUFBAU EINES SIMULATIONSPROGRAMMES 156 4.2.1
MOEGLICHKEITEN ZUM INTEGRATORAUFRUF UNTER MATLAB 157 4.3 INTEGRATION VON
SYSTEMEN IN STANDARDFORM 160 4.3.1 UNWUCHTIGER MOTOR AUF ELASTISCHEM
FUNDAMENTBLOCK 161 4.3.1.1 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 161 4.3.1.2 AUFBEREITUNG
DER BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 162 4.3.1.3 PROGRAMMAUSSCHNITTE UND NUMERISCHE
ERGEBNISSE 163 4.3.1.4 FORMULIERUNG MIT ZUSTANDSABHAENGIGER MASSENMATRIX
165 4.4 DIFFERENTIAL-ALGEBRAISCHE GLEICHUNGEN 167 4.4.1 MATHEMATISCHE
HINTERGRUENDE 167 4.4.2 MOEGLICHKEITEN UNTER MATLAB UND SIMULINK 169 4.4.3
BEWEGUNGSGLEICHUNGEN MIT ALGEBRAISCHEN BINDUNGSGLEICHUNGEN 171 4.4.3.1
LAGRANGE SCHE GLEICHUNG 1. ART 171 4.4.3.2 ERLAEUTERUNG DER
VORGEHENSWEISE AM BEISPIEL 172 4.4.4 ZWECKMAESSIGE UMFORMUNGEN VON DAES
176 4.5 IMPLIZITE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 182 4.6 INTEGRATION
GEWOEHNLICHER DIFFERENTIALGLEICHUNGEN MIT UNSTETIGKEITEN 184 4.6.1
BEISPIELE FUER UNSTETIGKEITEN IN DEN BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 184 4.6.2
FORMULIERUNG VON SCHALTFUNKTIONEN 185 4.6.3 LOKALISIERUNG DER
SCHALTPUNKTE 187 4.6.4 BEISPIELE ZUR ZWEI-PUNKT-SCHALTLOGIK 189 4.6.4.1
DER SPRINGENDE BALL IM UMGEBENEN MEDIUM 189 4.6.4.2 UNSTETIGE KENNLINIE
UND DAS STOSSPROBLEM 192 4.6.5 DREIPUNKT-SCHALTLOGIK AM BEISPIEL EINES
ZWEI-MASSEN-SCHWINGERS MIT REIBUNG 197 X INHALTSVERZEICHNIS 4.6.5.1 ZUR
MODELLIERUNG DER REIBKRAFT 197 4.6.5.2 REIBMODELL MIT EINEM REIBKONTAKT
198 4.6.5.3 REIBSCHWINGER MIT ZWEI REIBKONTAKTEN 209 5 SIMULATION MIT
SIMULINK UND STATEFLOW 211 5.1 STATEFLOW-ELEMENTE 211 5.1.1 DAS CHART
212 5.1.2 ZUSTAND UND ZUSTAND-LABEL 213 5.1.3 TRANSITIONEN 214 5.1.4
DEFAULT TRANSITION 215 5.1.5 VERBINDUNGSPUNKTE 215 5.1.6 DER
STATEFLOW-EXPLORER 215 5.1.7 ERWEITERTE STRUKTUREN 216 5.2 BEISPIEL:
SCHWINGER MIT COULOMB-REIBUNG 216 5.2.1 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN UND
SCHALTBEDINGUNGEN 217 5.2.2 SIMULINK-MODELL MIT STATEFLOW-BLOCK 218
5.2.2.1 DATENFILE 218 5.2.2.2 SIMURINK-SUBSYSTEM DES FAHRZEUGS 219
5.2.2.3 DAS UEBERGEORDNETE SIMULINK-MODELL 220 5.2.2.4 DAS
STATEFLOW-DIAGRAMM UND TESTMOEGLICHKEITEN 220 5.2.2.5
SIMULATIONSERGEBNISSE 222 5.3 BEISPIEL: SPRINGENDER BALL 222 6
PHYSIKALISCHE MODELLE UNTER SIMULINK 227 6.1 SIMMECHANICS TOOL 228 6.1.1
FUNKTIONSWEISE 228 6.1.2 UNTERSUCHUNGSMETHODEN 229 6.1.3
SIMMECHANICS-MODELL EINES EINMASSESCHWINGERS 229 6.1.4 ARBEITSWEISE DES
JOINT STICTION ACTUATORS 233 6.1.5 VISUALISIERUNG UND ANIMATION DER
MASCHINE 237 6.1.6 EINIGE MATHEMATISCHE ASPEKTE 239 6.2 ANWENDUNGEN UND
AUSBLICK 241 7 PROJEKTE 245 7.1 PERMANENTMAGNET GELAGERTER ROTOR 245
7.1.1 SYSTEMBESCHREIBUNG 246 7.1.2 ROTOR-UND MAGNETMODELLIERUNG 247
7.1.3 DIE AKTIVE STABILISIERUNG, REGLERSTRUKTUREN 248 7.1.4 DAS
KONTINUIERLICHE MODELL 249 7.1.5 REGLERENTWUERFE 250 7.1.5.1
ZUSTANDSREGLER 250 7.1.5.2 REGLER MIT INTEGRALANTEIL 252 7.1.6
PARAMETRIERUNG UND REGLERKOEFFIZIENTEN 253 7.1.7 SIMULINK-MODELLE 253
7.1.8 SIMULATIONSERGEBNISSE 254 INHALTSVERZEICHNIS XI 7.2
STOERGROESSENKOMPENSATION HARMONISCHER UND KONSTANTER STOERUNGEN 254 7.2.1
GRUNDLAGEN ZUR STRECKE UND ZUM BEOBACHTERENTWURF 257 7.2.2 PARAMETERFILE
UND SIMULINK-MODELL 259 7.2.3 BEOBACHTER UEBER S-FUNKTION 260 7.2.4
ANALYTISCHE ERMITTLUNG DER LOESUNGEN 260 7.2.5 ERGEBNISSE 264 7.3
SCHWINGUNGSTILGER MIT VISKOELASTISCHEM ANSCHLAG 266 7.3.1 DAS STATIONAERE
SYSTEM OHNE ANSCHLAG 267 7.3.2 ENTWURF DES SIMULINK-MODELLS 269 7.3.2.1
SWEEP-GENERATOR, ANREGUNGSFUNKTION 269 7.3.2.2 MODELL DES MECHANISCHEN
SCHWINGERS UND DER STOSSKRAFT 271 7.3.2.3 AUSWERTEMODUL 271 7.3.3
SCHWINGUNGSANTWORT MIT EINEM SINUS-SWEEP DES SYSTEMS OHNE/MIT ANSCHLAG .
273 7.3.3.1 STATIONAERE SCHWINGUNGEN ZUR TILGUNGSFREQUENZ 274 7.4
AXIALKOLBENVERDICHTER EINER PKW-KLIMAANLAGE 276 7.4.1 DAS MODELL 276
7.4.2 DER HEBELMECHANISMUS 277 7.4.3 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN NACH LAGRANGE
278 7.4.4 DAS M-FILE, ERSTE ERGEBNISSE 281 7.4.5 MODELLBASIERTER ENTWURF
282 7.4.6 VERGLEICH DER ERGEBNISSE BEZUEGLICH DER GELENKKRAEFTE 283 7.4.7
STATIONAERE LAGE, DIE TRIMMING-METHODE 284 7.5 DREIFACHPENDEL 285 7.5.1
LAGRANGE SCHE GLEICHUNG 2. ART 287 7.5.2 NEWTON-EULER-FORMALISMUS 289
7.5.3 UEBERGANG ZUR NUMERIK UND INTEGRATION 291 7.5.4 ANIMATIONSMODELL
292 7.5.5 SCHWINGUNGSVERHALTEN 294 7.5.6 VORWAERTSDYNAMIK MIT
SIMMECHANICS 297 7.5.7 INVERSE DYNAMIK 299 7.6 HUBSCHWINGUNGEN EINES
VIERTELFAHRZEUGS MIT NICHTLINEAREM STOSSDAEMPFER 301 7.6.1
BEWEGUNGSGLEICHUNGEN UND VORAUSSETZUNGEN 302 7.6.2 PROGRAMMIERHINWEISE
306 7.6.3 SIMULATIONSERGEBNISSE 310 LITERATURVERZEICHNIS 313
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