Automatisierungstechnik im Maschineningenieurwesen:
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| Language: | German |
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Clausthal-Zellerfeld
Papierflieger-Verl.
2011
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INHALT
VORWORT VI
1 GRUNDLAGEN 1
1.1 GRUNDLAGEN DER DATENVERARBEITUNG 6
1.1.1 MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN 6
1.1.1.1 BOOLE SCHE ALGEBRA 6
1.1.1.2 DUALZAHLENARITHMETIK 11
1.1.1.3 BEISPIELE UND UEBUNGEN 13
1.1.2 ARCHITEKTUR EINES DIGITALRECHNERS 15
1.1.2.1 BINAERE INFORMATIONSSPEICHER 16
1.1.2.2 VON-NEUMANN-ARCHITEKTUR 16
1.1.2.3 PERIPHERE RECHNERKOMPONENTEN 18
1.1.2.4 BEISPIELE UND UEBUNGEN 20
1.1.3 BETRIEBSSYSTEME, DATEISYSTEME UND DATENSICHERHEIT 21 1.1.3.1
BETRIEBSSYSTEME 21
1.1.3.2 DATEISYSTEME 25
1.1.3.3 DATENSICHERHEIT 26
1.1.4 DATENDARSTELLUNG 27
1.1.4.1 ZAHLEN, TYPEN, GRENZEN 27
1.1.4.2 DATENSTRUKTUREN 31
1.1.4.3 BEISPIELE UND UEBUNGEN 32
1.1.5 ALGORITHMEN UND PROGRAMMIERUNG 34
1.1.5.1 ALGORITHMEN UND PROGRAMMSTRUKTUREN 34
1.1.5.2 PROGRAMMIERSPRACHEN UND PROGRAMMIERUMGEBUNGEN 37 1.1.5.3
BEISPIELE UND UEBUNGEN 39
1.1.6 MODELLBILDUNG EREIGNISDISKRETER SYSTEME 43
1.1.6.1 AUTOMATEN 43
1.1.6.2 PETRI-NETZE 46
1.1.6.3 BEISPIELE UND UEBUNGEN 49
1.1.7 DATENVERARBEITUNG IN DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK 52 1.1.7.1
ECHTZEITSYSTEME 52
1.1.7.2 DATENUEBERTRAGUNG 56
1.1.7.3 NETZWERKE 58
1.1.7.4 BEISPIELE UND UEBUNGEN 60
1.2 GRUNDLAGEN DER DIGITALELEKTRONIK 64
1.2.1 BAUELEMENTE 65
1.2.1.1 GATTER 66
1.2.1.2 FLIP-FLOPS 68
1.2.1.3 SPEICHERMEDIEN 70
1.2.1.4 BEISPIELE UND UEBUNGEN 74
1.2.2 LOGIKBAUSTEINE 78
1.2.2.1 PROGRAMMIERBARE LOGIKBAUSTEINE (PLD) 78
1.2.2.2 FPGA 79
1.2.2.3 BEISPIELE UND UEBUNGEN 81
1.2.3 MIKROCONTROLLER 83
1.2.3.1 HARDWAREGRUNDLAGEN 83
1.2.3.2 ENTWICKLUNGSUMGEBUNG 84
1.2.3.3 PROGRAMMIERUNG IN ASSEMBLER 87
1.2.3.3 BEISPIELE UND UEBUNGEN 90
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1011120046
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
1.3 MECHATRONISCHE GRUNDLAGEN 95
1.3.1 BESCHREIBUNG MECHATRONISCHER SYSTEME 96
1.3.1.1 BESCHREIBUNG IM ZEITBEREICH 96
1.3.1.2 BESCHREIBUNG IM FREQUENZBEREICH 103
1.3.1.3 ZEITDISKRETE SYSTEME 110
1.3.2 MODELLBILDUNG MECHATRONISCHER SYSTEME 116
1.3.2.1 MODELLBILDUNGSSYSTEMATIK 119
1.3.2.2 IDENTIFIKATION 129
1.3.2.3 VALIDIERUNG 132
1.3.2.4 ANALOGIEBETRACHTUNGEN 134
1.3.2.5 UEBUNGEN 139
2 PRAKTISCHE ANWENDUNGEN 142
2.1 SERVOANTRIEBE UND NUMERISCHE STEUERUNGEN 144
2.1.1 SERVOMOTOREN 145
2.1.1.1 ELEKTRISCHE SERVOANTRIEBE 146
2.1.1.2 STROMREGELUNG 153
2.1.1.3 HYDRAULISCHE UND PNEUMATISCHE ANTRIEBE 157
2.1.1.4 MESSSYSTEME UND SENSOREN 166
2.1.1.5 ZUSAMMENFASSUNG ZU SERVOMOTOREN 169
2.1.1.6 BEISPIELE UND UEBUNGEN 171
2.1.2 GESCHWINDIGKEITSREGELUNG 173
2.1.2.1 VERZOEGERTE STELLGROESSENGENERIERUNG 173
2.1.2.2 ELASTIZITAETEN 174
2.1.2.3 INTEGRALANTEIL 178
2.1.2.4 ZUSAMMENFASSUNG ZUR GESCHWINDIGKEITSREGELUNG 180 2.1.2.5
BEISPIELE UND UEBUNGEN 181
2.1.3 LAGEREGELUNG 183
2.1.3.1 LAGEREGELVERSTAERKUNG 183
2.1.3.2 VORSTEUERUNG 184
2.1.3.3 STOERUEBERTRAGUNGSVERHALTEN 186
2.1.3.4 LAGEREGELUNG BEI VERTEILTEN ANTRIEBEN 188
2.1.3.5 FILTER 192
2.1.3.6 BEISPIELE UND UEBUNGEN 201
2.1.4 STEUERUNG VON WERKZEUGMASCHINEN UND ROBOTERN 208 2.1.4.1
FUEHRUNGSGROESSEN 210
2.1.4.2 PROGRAMMIERUNG 213
2.1.4.3 KOPPLUNG VON NC-ACHSEN 216
2.1.4.4 BEISPIELE UND UEBUNGEN 218
IMAGE 3
2.2 ROBOTIK 220
2.2.1 KINEMATIK UND TRANSFORMATION 222
2.2.1.1 VORWAERTS- UND RUECKTRANSFORMATION 222
2.2.1.2 KINEMATIKMODELL NACH DENAVIT-HARTENBERG 223
2.2.1.3 GESCHWINDIGKEITEN UND BESCHLEUNIGUNGEN 225
2.2.2 DYNAMISCHES MODELL 227
2.2.2.1 EBENE KINEMATIK 232
2.2.2.2 ERWEITERUNGEN UND ANWENDBARKEITSGRENZEN 237
2.2.3 BEISPIELE UND UEBUNGEN 243
2.3 EREIGNISDISKRETE STEUERUNGEN 256
2.3.1 SPEICHERPROGRAMMIERBARE STEUERUNGEN 259
2.3.1.1 KOMPONENTEN 261
2.3.1.2 ARCHITEKTUR 264
2.3.1.3 SYSTEMSOFTWARE UND ARBEITSWEISE 266
2.3.1.4 BEISPIELE UND UEBUNGEN 268
2.3.2 PROGRAMMIERUNG 270
2.3.2.1 PROGRAMMIERSPRACHEN GEMAESS EN 61131 270
2.3.2.2 BEISPIELE 273
2.3.3 PROZESS- UND PRODUKTIONSLEITTECHNIK 281
2.3.2.1 STRUKTUR PROZESSTECHNISCHER ANLAGEN 282
2.3.2.2 BEDIENELEMENTE UND BENUTZERSCHNITTSTELLEN 283
2.4 FELDBUSKOMMUNIKATION 284
2.4.1 GRUNDLAGEN DER FELDBUSKOMMUNIKATION 284
2.4.1.1 ISO-OSI-MODELL 284
2.4.1.2 BUSTOPOLOGIEN 287
2.4.1.3 KLASSIFIKATION 288
2.4.2 BEISPIELE FUER FELDBUSSE 291
2.4.2.1 ASI 291
2.4.2.2 CAN 295
2.4.2.3 PROFIBUS/PROFINET 297
2.4.2.4 ANWENDUNGSBEISPIELE 302
IMAGE 4
3 WISSENSCHAFTLICHE ANWENDUNGEN 307
3.1 STRUKTURMODELLE UND GEKOPPELTE SIMULATION 309
3.1.1 MODALANALYSE UND MODALTRANSFORMATION 312
3.1.1.1 NUMERISCHE MODALANALYSE 313
3.1.1.2 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG 314
3.1.1.3 MODALE REDUKTION 319
3.1.1.4 EXPERIMENTELLE MODALANALYSE 321
3.1.1.5 BEISPIELE UND UEBUNGEN 324
3.1.2 STARRKOERPERMODELLIERUNG 329
3.1.2.1 ANSATZ 329
3.1.2.2 MODELLREDUKTION 334
3.1.2.3 BEISPIELE UND UEBUNGEN 336
3.1.3 FE-MODELLIERUNG 350
3.1.3.1 EXPORT VON FE-STRUKTURMODELLEN 350
3.1.3.2 HYBRIDE MODELLE 352
3.1.3.3 BEISPIELE UND UEBUNGEN 353
3.1.4 ARBEITSPUNKTABHAENGIGE STRUKTURMODELLE 360
3.1.4.1 FLEXIBLE MEHRKOERPERSYSTEME 360
3.1.4.2 ARBEITSPUNKTANPASSUNG 361
3.1.4.3 BEISPIELE UND UEBUNGEN 362
3.2 MODELLBASIERTE REGELUNG 367
3.2.1 ZUSTANDSREGLERERGAENZUNG BEI ELASTISCHER STRUKTUR 368 3.2.1.1
LASTPOSITIONSERFASSUNG (APC) 372
3.2.1.2 BESCHLEUNIGUNGSRUECKFUEHRUNG 378
3.2.1.3 EINFLUSS DER STELLGROESSENGENERIERUNG 381
3.2.1.4 BEISPIELE UND UEBUNGEN 383
3.2.2 KOPPLUNGEN VERKETTETER SERVOACHSEN 403
3.2.2.1 KOPPELKRAEFTE AN PRODUKTIONSMASCHINEN 403
3.2.2.2 KOPPELKRAFTKOMPENSATION 404
3.2.2.3 VIBRATIONSANREGUNG DURCH KOPPELKRAFTKOMPENSATION 406 3.2.3
AUSGEWAEHLTE KAPITEL 408
3.2.3.1 SERVOACHSEN MIT SELBSTHEMMENDEN UEBERTRAGUNGSGLIEDERN 408 3.2.3.2
FUEHRUNGSGROESSENGLAETTUNG 415
IV
IMAGE 5
ANHANG
A INGENIEURWISSENSCHAFTLICHE SOFTWAREWERKZEUGE 425
A1 MATLAB 427
A1.1 BASISFUNKTIONEN IN MATLAB 429
A1.2 GRAFISCHE DARSTELLUNGEN 432
A1.3 SCRIPT-DATEIEN UND FUNKTIONEN 434
A1.4 GRAPHICAL USER INTERFACE (GUI) 436
A1.5 TOOLBOXEN UND ERWEITERUNGEN 439
A1.6 MINI-REFERENZ MATLAB 446
A1.7 UEBUNGEN 448
A2 SIMULINK 451
A2.1 BASISFUNKTIONEN IN SIMULINK 451
A2.2 MINI-REFERENZ SIMULINK 454
A2.3 BEISPIELE 455
B ERGAENZUNGEN ZUR AUTOMATISIERUNGSTECHNIK 471
B1 NETZWERKANALYSE UND ELEKTRONIK 471
B1.1 NETZWERKANALYSE 471
B1.2 BAUTEILMODELLE 478
B1.3 FILTERSCHALTUNGEN 480
B1.4 SCHALTUNGSSIMULATION UND -DESIGN 486
B1.5 MECHATRONISCHE SYSTEME AM BEISPIEL EINES BASSLAUTSPRECHERS 488 B1.6
UEBUNGEN 495
B2 THERMALANALYSE 497
B2.1 GRUNDLAGEN DER THERMALANALYSE 497
B2.2 THERMALANALYSE ELEKTRONISCHER SCHALTUNGEN 505
B2.3 UEBUNGEN 508
C ROBOTER-WORKSHOP 509
C1 MODELLBAUSERVO 509
C2 SCHERENKINEMATIK 511
C3 DELTA-ROBOT 516
D LOESUNGSHINWEISE ZU DEN UEBUNGEN 522
LITERATUR 583
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS 591
STICHWORTVERZEICHNIS 593
V
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| author | Zirn, Oliver 1968- Vetter, Christian Sauermann, Karl-Heinz 1953- |
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