Systementwurf mechatronischer Systeme: Methode, Modelle, Konzepte
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Heidelberg [u.a.]
Springer
2010
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2.4.1 EINFUEHRUNG IN DAE-SYSTEME 137 INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1
1.1 MECHATRONIK - MECHATRONISCHE SYSTEME 2 1.2 SYSTEMENTWURF 9 1.3
EINFUHRUNGSBEISPIELE 18 1.3.1 TELESKOP MIT ADAPTIVER OPTIK 18 1.3.2
OPTOMECHATRONISCHE FERNERKUNDUNGSKAMERA 32 1.4 BUCHKONZEPTION -
BUCHNAVIGATOR 38 LITERATUR ZU KAPITEL 1 46 2 ELEMENTE DER MODELLBILDUNG
49 2.1 SYSTEMTECHNISCHE EINORDNUNG 50 2.2 SYSTEMMODELLIERUNG MIT
STRUKTURIERTER ANALYSE 57 2.2.1 BEGRIFFSDEFINITIONEN 59 2.2.2
ORDNUNGSPRINZIPIEN 60 2.2.3 MODELLIERUNGSELEMENTE DER STRUKTURIERTEN
ANALYSE 61 2.2.4 PRODUKTBEISPIEL AUTOFOKUSKAMERA 67 2.2.5 ALTERNATIVE
MODELLIERUNGSMETHODEN 72 2.3 MODELLIERUNGSPARADIGMEN FUR MECHATRONISCHE
SYSTEME 75 2.3.1 GENERALISIERTE LEISTUNGS- UND ENERGIEGROESSEN 77 2.3.2
ENERGIEBASIERTE MODELLIERUNG - LAGRANGESCHER FORMALISMUS 83 2.3.3
ENERGIEBASIERTE MODELLIERUNG - HAMILTONSCHE GLEICHUNGEN 91 2.3.4
MEHRPOLBASIERTE MODELLIERUNG - KLRCHHOFFSCHE NETZWERKE 93 2.3.5
MEHRPOLBASIERTE MODELLIERUNG - BONDGRAPHEN 107 2.3.6 ENERGIE-/
MEHRPOLBASIERTE MODELLIERUNG - PORT-HAMILTONIAN-FORMALISMUS 108 2.3.7
SIGNALGEKOPPELTE NETZWERKE 111 2.3.8 MODELLKAUSALITAET 117 2.3.9 MODULARE
MODELLIERUNG MECHATRONISCHER SYSTEME 124 2.4 DIFFERENZIAL-ALGEBRAISCHE
GLEICHUNGSSYSTEME 137 BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
HTTP://D-NB.INFO/997726911 DIGITALISIERT DURCH XII INHALTSVERZEICHNIS
2.4.2 DAE-INDEXPRUEFUNG 139 2.4.3 DAE-INDEXREDUKTION 144 2.5 HYBRIDE
SYSTEME 146 2.5.1 ALLGEMEINE STRUKTUR EINES HYBRIDEN SYSTEMS 146 2.5.2
HYBRIDE PHAENOMENE 147 2.5.3 MODELLFORM NETZ-ZUSTANDSMODELL 150 2.6
LINEARE SYSTEMMODELLE 155 2.6.1 LOKALE LINEARISIERUNG NICHTLINEARER
ZUSTANDSMODELLE 156 2.6.2 LOKALE LINEARISIERUNG NICHTLINEARER
DAE-SYSTEME 160 2.6.3 LTI-SYSTEME - UEBERTRAGUNGSFIMKTION - FREQUENZGANG
160 2.7 EXPERIMENTELLE ERMITTLUNG DES FREQUENZGANGES 167 2.7.1
ALLGEMEINE UEBERLEGUNGEN 167 2.7.2 METHODISCHE ANSAETZE 168 2.7.3
FREQUENZGANGSMESSUNG MITTELS RAUSCHANREGUNG 169 LITERATUR ZU KAPITEL 2
173 3 SIMULATIONSTECHNISCHE ASPEKTE 177 3.1 SYSTEMTECHNISCHE EINORDNUNG
178 3.2 ELEMENTE NUMERISCHER INTEGRATIONSVERFAHREN 179 3.2.1 NUMERISCHE
INTEGRATION VON DIFFERENZIALGLEICHUNGEN 179 3.2.2 BEGRIFFE ZUR
STABILITAET 181 3.2.3 NUMERISCHE STABILITAET 183 3.3 STEIFE SYSTEME 187
3.4 SCHWACH GEDAEMPFTE SYSTEME 191 3.5 LINEARE SYSTEME HOHER ORDNUNG 194
3.5.1 ALLGEMEINE NUMERISCHE INTEGRATIONSVERFAHREN 195 3.5.2 LOESUNG MIT
DER TRANSITIONSMATRIX 196 3.5.3 GENAUIGKEIT DER SIMULATIONSLOESUNGEN 198
3.6 NUMERISCHE INTEGRATION VON DAE-SYSTEMEN 201 3.6.1 EXPLIZITE
INTEGRATIONSVERFAHREN 201 3.6.2 IMPLIZITE INTEGRATIONSVERFAHREN 203
3.6.3 SKALIERUNG BEI INDEX-2-SYSTEMEN 206 3.6.4 KONSISTENTE ANFANGSWERTE
207 3. INHALTSVERZEICHNIS XIII 4.3 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN 224 4.3.1
KINEMATIK VS. KINETIK 224 4.3.2 STARRE KOERPER 225 4.3.3 FREIHEITSGRADE
UND ZWANGSBEDINGUNGEN 231 4.4 MKS-MODELLE IM ZEITBEREICH 239 4.4.1
MODELLHIERARCHIE FUER SYSTEMENTWURF. 239 4.4.2 MKS-BEWEGUNGSGLEICHUNGEN
240 4.4.3 MKS-ZUSTANDSMODELL 245 4.5 EIGENSCHWINGUNGEN 246 4.5.1
EIGENWERTPROBLEM FUER KONSERVATIVE MEHRKOERPERSYSTEME .246 4.5.2
EIGENFORMEN 248 4.5.3 DISSIPATIVE MEHRKOERPERSYSTEME 254 4.6
UEBERTRAGUNGSVERHALTEN IM FREQUENZBEREICH 258 4.7 MESS-UND STELLORT 268
4.7.1 ALLGEMEINER MEHRMASSENSCHWINGER 268 4.7.2 NULLSTELLEN EINES
MEHRMASSENSCHWINGERS 269 4.7.3 KOLLOKIERTE MESS- UND STELLANORDNUNG 273
4.7.4 NICHTKOLLOKIERTE MESS- UND STELLANORDNUNG 275 4.7.5 ANTIRESONANZ
277 4.7.6 MIGRATION VON MKS-NULLSTELLEN 278 LITERATUR ZU KAPITEL 4 285 5
FUNKTIONSREALISIERUNG - MECHATRONISCHER ELEMENTARWANDLER 287 5.1
SYSTEMTECHNISCHE EINORDNUNG 288 5.2 ALLGEMEINES ELEMENTARWANDLERMODELL
290 5.2.1 SYSTEMKONFIGURATION 290 5.2.2 MODELLIERUNGSANSATZ 293 5.3
UNBESCHALTETER ELEMENTARWANDLER 298 5.3.1 ENERGIEBASIERTES MODELL 298
5.3.2 KONSUMTIVE ELM-WANDLERGLEICHUNGEN 312 5.3.3 ELM-VIERPOLMODELL 315
5.4 BESCHALTETER ELEMENTARWANDLER 322 5.4.1 ENERGIEBASIERTES MODELL 322
5.4.2 NICHTLINEARE BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 323 5.4. INHALTSVERZEICHNIS
5.5.4 KONSUMTIVE VIE*OLGLEICHUNGEN MIT VERLUSTWIDERSTAND .348 5.5.5
LINEARE VERHALTENSANALYSE 350 5.5.6 ALLGEMEINE IMPEDANZ- UND
ADMITTANZRUECKKOPPLUNG 356 5.6 ELEKTROMECHANISCHER KOPPELFAKTOR 363 5.6.1
ALLGEMEINE BEDEUTUNG UND EIGENSCHAFTEN 363 5.6.2 BERECHNUNGSMODELL FUER
DEN ELM-KOPPELFAKTOR 365 5.6.3 DISKUSSION DES ELM-KOPPELFAKTORS 372 5.7
WANDLER MIT MEHRKOERPERLAST 376 5.7.1 UEBERTRAGUNGSVERHALTEN 376 5.7.2
IMPEDANZ- UND ADMITTANZRUECKKOPPLUNG 381 5.8 MECHATRONISCHER RESONATOR
385 5.9 MECHATRONISCHER SCHWINGGENERATOR 388 5.10 SELF-SENSING-AKTUATOR
391 5.10.1 PRINZIPBESCHREIBUNG 391 5.10.2 SIGNALBASIERTE
SELF-SENSING-LOESUNGSANSAETZE 393 5.10.3 ELEKTRISCH-ANALOGE
SELF-SENSING-LOESUNGSANSAETZE 395 LITERATUR ZU KAPITEL 5 401 6
FUNKTIONSREALISIERUNG * ELEKTROSTATISCHE WANDLER 405 6.1
SYSTEMTECHNISCHE EINORDNUNG 406 6.2 PHYSIKALISCHE GRANDLAGEN 407 6.3
ELEKTROSTATISCHER ELEMENTARWANDLER 410 6.3.1 SYSTEMKONFIGURATION 410
6.3.2 KONSTITUTIVE ELEKTROSTATISCHE WANDLERGLEICHUNGEN 411 6.3.3
ELM-VIERPOLMODELL 415 6.3.4 BESCHATTETER ELEKTROSTATISCHER WANDLER 417
6.3.5 KONSTRUKTIONSPRINZIPIEN 419 6.4 WANDLER MIT VARIABLEM
ELEKTRODENABSTAND UND SPANNUNGSSTEUERANG 423 6.4.1 ALLGEMEINES
VERHALTENSMODELL 423 6.4.2 VERGROESSERUNG DES BEWEGUNGSBEREICHES DURCH
SERIENKAPAZITAET 428 6.4.3 PASSIVE DAEMPFUNG MIT SERIENWIDERSTAND 430 6.
INHALTSVERZEICHNIS XV 6.7 WANDLER MIT KONSTANTEM ELEKTRODENABSTAND 455
6.7.1 ALLGEMEINES VERHALTENSMODELL 455 6.7.2 LONGITUDINALER KAMMWANDLER
458 6.7.3 KAMMWANDLER MIT LINEAR GESTUFTEN KAMMZAEHNEN 462 LITERATUR ZU
KAPITEL 6 464 7 FUNKTIONSREALISIERUNG - PIEZOELEKTRISCHE WANDLER 467 7.1
SYSTEMTECHNISCHE EINORDNUNG 468 7.2 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN 470 7.3
PIEZOELEKTRISCHER ELEMENTARWANDLER 478 7.3.1 SYSTEMKONFIGURATION 478
7.3.2 KONSTITUTIVE PIEZOELEKTRISCHE WANDLERGLEICHUNGEN 479 7.3.3
ELM-VIERPOLMODELL 481 7.3.4 BESCHALTETER PIEZOELEKTRISCHER WANDLER 483
7.3.5 KONSTRUKTIONSPRINZIPIEN 487 7.4 WANDLER MIT IMPEDANZRUECKKOPPLUNG
497 7.5 MECHANISCHER RESONANZBETRIEB 503 7.5.1 PROPORTIONAL-VS.
RESONANZBETRIEB 503 7.5.2 PIEZO-ULTRASCHALLMOTOREN 505 LITERATUR ZU
KAPITEL 7 511 8 FUNKTIONSREALISIERUNG - WANDLER MIT ELEKTROMAGNETISCHER
WECHSELWIRKUNG 513 8.1 SYSTEMTECHNISCHE EINORDNUNG 514 8.2 PHYSIKALISCHE
GRUNDLAGEN 517 8.3 EM ELEMENTARWANDLER - VARIABLE RELUKTANZ 528 8.3.1
SYSTEMKONFIGURATION 528 8.3.2 KONSTITUTIVE ELEKTROMAGNETISCHE
WANDLERGLEICHUNGEN 530 8.3.3 ELM-VIERPOLMODELL 533 8.3.4 BESCHALTETER
ELEKTROMAGNETISCHER (EM) WANDLER 535 8.3.5 KONSTRUKTIONSPRINZIPIEN 538
8.3.6 EM WANDLER MIT VARIABLEM ARBEITSLUFTSPALT 545 8.3.7 EM
DIFFERENZIALWANDLER - MAGNETISCHES LAGER 561 8.3.8 EM WANDLER MIT
KONSTANTEM ARBEITSLUFTSPALT 567 8.3. XVI INHALTSVERZEICHNIS 9
FUNKTIONSREALISIERUNG - DIGITALE INFORMATIONSVERARBEITUNG. 599 9.1
SYSTEMTECHNISCHE EINORDNUNG 600 9.2 BESCHREIBUNGSFORMEN 602 9.2.1
REFERENZKONFIGURATION 602 9.2.2 MODELLANSAETZE 604 9.3 ABTASTUNG 605 9.4
ALIASING 610 9.5 HALTEGLIED 614 9.6 GETASTETER STRECKENFREQUENZGANG 617
9.7 ALIASING BEI SCHWINGUNGSFAEHIGEN SYSTEMEN 621 9.8 DIGITALE REGLER 626
9.9 TRANSFORMIERTER FREQUENZBEREICH 629 9.10 SIGNALWANDLUNG 639 9.11
DIGITALE DATENKOMMUNIKATION 643 9.12 ECHTZEITASPEKTE 648 9.13
ENTWURFSBETRACHTUNGEN 650 LITERATUR ZU KAPITEL 9 653 10
REGELUNGSTECHNISCHE ASPEKTE 655 10.1 SYSTEMTECHNISCHE EINORDNUNG 656
10.2 ALLGEMEINE ENTWURFSUEBERLEGUNGEN 657 10.3
MODELLIERUNGSUNBESTIMMTHEITEN 669 10.3.1 MKS-PARAMETERUNBESTIMMTHEITEN
669 10.3.2 UNMODELLIERTE EIGENMODEN 670 10.3.3 PARASITAERE DYNAMIK 672
10.4 ROBUSTE STABILITAET FUER MEHRKOERPERSYSTEME 673 10.4.1
NYQUIST-KRITERIUM IN SCHNITTPUNKTFORM 673 10.4.2 STABILITAETSANALYSE IM
NLCHOLS-DIAGRAMM 677 10.4.3 ROBUSTE STABILITAET VON ELASTISCHEN
EIGENMODEN 682 10.5 MANUELLER REGLERENTWURF IM FREQUENZBEREICH 684
10.5.1 ROBUSTE REGELUNGSSTRATEGIEN 684 10.5.2 ELEMENTARE REGLERTYPEN FUER
MEHRKOERPERSYSTEME 687 10.5.3 TRANSIENTES VERHALTEN BEI
EINHEITSRUECKKOPPLUNG 695 10.5.4 REGELUNG EINES EINMASSENSCHWINGERS 697
10.5.5 KOLLOKIERTE MKS-REGELUNG 703 10.5. INDEX 833 INHALTSVERZEICHNIS
XVII 10.7.2 MKS-REGELUNG IN RELATIVKOORDINATEN 735 10.7.3 MESS- UND
STELLORT IN SCHWINGUNGSKNOTEN 741 10.8 DIGITALE REGELUNG 742 10.8.1
ALLGEMEINES ENTWURFSVORGEHEN 742 10.8.2 DOMINANTE STARRKOERPERSYSTEME 746
10.8.3 SYSTEME MIT UNMODELLIERTEN EIGENMODEN (SPILLOVER). 749 11.8.4
ALIASING BEI DIGITALEN REGLERN 752 10.8.5 ALIASING BEI MESSRAUSCHEN 753
LITERATUR ZU KAPITEL 10 757 11 STOCHASTISCHE VERHALTENSANALYSE 759 11.1
SYSTEMTECHNISCHE EINORDNUNG 760 11.2 ELEMENTE DER STOCHASTISCHEN
SYSTEMTHEORIE 762 11.2.1 ZUFALLSGROESSEN 762 11.2.2 REGELLOSE
ZEITFUNKTIONEN - ZUFALLSPROZESSE 768 11.2.3 LTI-SYSTEME MIT
STOCHASTISCHEN EINGANGSGROESSEN 772 11.3 WEISSES RAUSCHEN 774 11.4 FARBIGES
RAUSCHEN 777 11.5 MODELLIERUNG VON RAUSCHQUELLEN 781 11.6
KOVARIANZANALYSE 786 LITERATUR ZU KAPITEL 11 795 12 ENTWURFSBEWERTUNG -
SYSTEMBUDGETS 797 12.1 SYSTEMTECHNISCHE EINORDNUNG 798 12.2
VERHALTENSMETRIKEN - VERHALTENSKENNGROESSEN 799 12.3 LINEARE BUDGETIERUNG
VON KENNGROESSEN 803 12.4 NICHTLINEARE BUDGETIERUNG VON KENNGROESSEN 807
12.5 PRODUKTGENAUIGKEIT 811 12.6 BUDGETIERUNG HETEROGENER METRIKEN 813
12.7 ENTWURFSOPTIMIERUNG UEBER BUDGETS 818 12.8 ENTWURFSBEISPIELE 820
LITERATUR ZU KAPITEL 12 828 ANHANG A 829 KOVARIANZFORMELN 829 |
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