Rapid control prototyping: Methoden und Anwendungen ; mit 16 Tabellen
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Berlin ; Heidelberg
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2013
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IMAGE 1
I N H A L T S V E R Z E I C H N I S
1 EINFUEHRUNG U N D UE B E R B L I C K 1
1.1 ALLGEMEINES 1
1.2 ENTWICKLUNGSPROZESSE FUER AUTOMATISIERUNGSLOESUNGEN 4
1.2.1 KLASSISCHE ENTWICKLUNGSPROZESSE 4
1.2.2 ENTWICKLUNGSPROZESS MIT RAPID CONTROL PROTOTYPING . . . 7 1.3 DER
SYSTEMBEGRIFF 10
1.4 MODELLE 14
1.5 BEISPIELE 17
1.5.1 DOPPELPENDEL 17
1.5.2 DREITANK 18
1.6 RECHNERWERKZEUGE 18
1.6.1 M A T L A B / S I M U L I N K 2 0
2 B E S C H R E I B U N G D Y N A M I S C H E R S Y S T E M E 23
2.1 ALLGEMEINES 23
2.2 LINEARE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN MIT KONSTANTEN KOEFFIZIENTEN . . 25
2.3 LAPLACE-TRANSFORMATION 27
2.4 ANWENDUNG DER LAPLACE-TRANSFORMATION 31
2.5 FREQUENZGANG 40
2.6 DARSTELLUNG VON FREQUENZGAENGEN 44
2.7 LINEARE REGELKREISGLIEDER 46
2 . 7 . 1 P , I , D 5 2
2 . 7 . 2 P I , P D , P I D 5 2
2 . 7 . 3 P T I , P T 2 , P T N 5 6
2 . 7 . 4 D T I 5 9
2 . 7 . 5 P T T 6 0
2.8 LINEARE DIFFERENZENGLEICHUNGEN MIT KONSTANTEN KOEFFIZIENTEN . . 61
2.9 Z-TRANSFORMATION 63
2.10 ZUSTANDSRAUM 65
2 . 1 1 DARSTELLUNG DYNAMISCHER SYSTEME MIT M A T L A B 7 2
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IMAGE 2
VIII INHALTSVERZEICHNIS
3 PHYSIKALISCHE M O D E L L B I L D U N G 77
3.1 KONTINUIERLICHE MODELLBILDUNG 79
3.1.1 AUFSTELLEN VON DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 80
3.1.2 WIRKUNGSPLAN 85
3 . 1 . 3 MODULARISIERTE UMSETZUNG IN SIMULINK 8 9
3.2 EREIGNISDISKRETE MODELLBILDUNG 94
3.2.1 EIGENSCHAFTEN VON BESCHREIBUNGSMITTELN 94
3.2.2 GRAPHEN 96
3.2.3 STATECHARTS (HAREL-GRAPHEN) 100
3.2.4 PETRINETZE 109
3.2.5 WEITERE BESCHREIBUNGSMITTEL 114
3.3 HYBRIDE MODELLBILDUNG 119
3.3.1 GETRENNTE MODELLIERUNG A M BEISPIEL STATEFLOW 122 3.3.2
ERWEITERUNGEN VON BESCHREIBUNGSMITTELN 127
3.4 MODELLABSTRAKTIONEN 131
3.4.1 DISKRETE ABSTRAKTIONEN 132
3.4.2 KONTINUIERLICHE ABSTRAKTIONEN 133
4 IDENTIFIKATION 137
4.1 GRUNDLAGEN, ZIELE UND MODELLE 137
4.2 NICHTPARAMETRISCHE IDENTIFIKATION 140
4.2.1 ALLGEMEINES 140
4.2.2 FREQUENZGANGMESSUNG MIT DETERMINIERTEN SIGNALEN . . . . 140 4.2.3
FOURIER-TRANSFORMATION UND F F T 142
4.2.4 FREQUENZGANGMESSUNG MIT STOCHASTISCHEN SIGNALEN 149 4.3
PARAMETRISCHE IDENTIFIKATION 154
4.3.1 ALLGEMEINES 154
4.3.2 NICHT REKURSIVE PARAMETERSCHAETZUNG 157
4.3.3 REKURSIVE PARAMETERSCHAETZUNG 161
4.3.4 PARAMETERSCHAETZUNG AM EINFACHPENDEL 163
4.3.5 INTERPRETATION GESCHAETZTER PARAMETER 168
4.3.6 IDENTIFIKATION BEI ADAPTIVER REGELUNG 175
4.4 ANWENDUNG PARAMETRISCHER IDENTIFIKATIONSVERFAHREN AUF
NICHTPARAMETRISCHE UND NICHTLINEARE PROZESSMODELLE 179
4.4.1 GEWICHTSFOLGENSCHAETZUNG 179
4.4.2 IDENTIFIKATION NICHTLINEARER PROZESSE 181
4.5 ABTASTTHEOREM NACH SHANNON 184
4.6 PRAKTISCHER EINSATZ MIT EINEM SOFTWARE-WERKZEUG 195
5 G R U N D Z UE G E D E S R E G E L U N G S - U N D STEUERUNGSENTWURFS
197
5.1 REGELUNGSTECHNIK VS. STEUERUNGSTECHNIK 197
5.2 GRUNDLAGEN REGELKREIS 199
5.2.1 BEZEICHNUNGEN 199
5.2.2 EIGENSCHAFTEN 202
5.3 ENTWURFSVERFAHREN FUER REGELUNGEN 205
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS I X
5.3.1 ENTWURF DER REGELKREISSTRUKTUR 206
5.3.2 ENTWURF DER REGLERSTRUKTUR 208
5.3.3 ENTWURF DER REGLERPARAMETER EINSCHLEIFIGER REGELKREISE . 208 5.3.4
WEITERE ENTWURFSVERFAHREN 222
5.4 GRUNDLAGEN STEUERKREIS 235
5.4.1 BEGRIFFSDEFMITIONEN 236
5.4.2 STEUERUNGSZIEL 238
5.4.3 STEUERUNGSARTEN 238
5.5 ENTWURFSVERFAHREN DISKRETER STEUERUNGEN 241
5.5.1 HEURISTISCHER ENTWURF 241
5.5.2 MODELLGESTUETZTE ENTWURFSVERFAHREN 243
6 SIMULATION 255
6.1 MODELLE UND ZIELE DER SIMULATION 255
6.2 SIMULATION KONTINUIERLICHER PROZESSE 257
6.2.1 VERFAHREN ZUR SIMULATION KONTINUIERLICHER PROZESSE 257 6.2.2
WERKZEUGE ZUR SIMULATION KONTINUIERLICHER PROZESSE . . . . 269 6.3
DISKRETE SIMULATION 280
6.4 HYBRIDE SIMULATION 285
6.4.1 PROBLEMSTELLUNG 285
6 . 4 . 2 M A T L A B / S I M U L I N K / S T A T E F L O W 2 8 8
7 R A P I D CONTROL P R O T O T Y P I N G 295
7.1 ANFORDERUNGEN A N EIN RCP-SYSTEM 295
7.2 ECHTZEITPROGRAMMIERUNG 297
7.3 ENTWICKLUNGSPHASEN 302
7.3.1 SYSTEMSIMULATION 302
7.3.2 SOFTWARE-IN-THE-LOOP 303
7.3.3 HARDWARE-IN-THE-LOOP 304
7.3.4 ZUSAMMENFASSUNG ENTWICKLUNGSPHASEN 305
7.4 CODEGENERIERUNG 305
7.5 HARDWARE- / SOFTWARE-KONFIGURATIONEN 310
7.5.1 T H E MATHWORKS 311
7.5.2 DSPACE 311
7.5.3 NATIONAL INSTRUMENTS 313
7.5.4 VISUAL SOLUTIONS 314
7 . 5 . 5 M O D E L I C A / D Y M O L A 3 1 5
7.5.6 DIVERSE ZIELHARDWARE 316
7.5.7 ZUSAMMENFASSUNG HARDWARE-/SOFTWAREKONFIGURATIONEN . 317
8 A N H A N G 319
8.1 MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN 319
8.1.1 MATRIZENRECHNUNG 319
8.1.2 OPERATIONEN 322
8.2 BEISPIELAUFGABEN MIT LOESUNGEN 325
IMAGE 4
X INHALTSVERZEICHNIS
8.2.1 KONTINUIERLICHE MODELLBILDUNG FUER EIN DREITANKSYSTEM . . 325 8.2.2
EREIGNISDISKRETE UND HYBRIDE MODELLBILDUNG AM DREITANKSYSTEM 330
8.2.3 NICHTPARAMETRISCHE IDENTIFIKATION 340
8.2.4 NICHTREKURSIVE PARAMETRISCHE IDENTIFIKATION 343
8.2.5 REGELUNGSENTWURF FUER DAS DREITANKSYSTEM 349
8.2.6 ERWEITERUNG DES DREITANKSYSTEMS U M EINE ABLAUFSTEUERUNG 355
8.2.7 NUMERISCHE INTEGRATIONSVERFAHREN ZUR SIMULATION 362 8 . 2 . 8
SIMULATION OBJEKTORIENTIERTER MODELLE MIT D Y M O L A . . . . 3 6 8
8.2.9 RAPID CONTROL PROTOTYPING AM BEISPIEL DREITANKSYSTEM 375
LITERATUR 391
I N D E X 395 |
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Beschreibung
THWS Schweinfurt Zentralbibliothek Lesesaal
Signatur: |
2000 ZM 9050 A139 |
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