Modellierungsmethodik für heterogene Systeme der Mikrosystemtechnik und Mechatronik:
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Dresden
TUDpress
2010
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INHALT
KAPITEL 1
EINLEITUNG
1.1 MOTIVATION UND ZIELE 1
1.2 AUFBAU DER ARBEIT UND ERGEBNISSE 3
KAPITEL 2
SYSTEMSIMULATION IN MECHATRONIK UND MIKROSYSTEMTECHNIK
2.1 TRENDS DER TECHNISCHEN ENTWICKLUNG 7
2.2 KUENFTIGER ENTWICKLUNGSBEDARF FUER DIE ENTWURFSUNTERSTUETZUNG 8
2.3 BEGRIFFSDEFINITIONEN 9
2.3.1 HETEROGENE SYSTEME 9
2.3.2 SYSTEMVERHALTEN UND SYSTEMFUNKTION 10
2.3.3 MODELLIERUNG 11
2.4 ABSTRAKTIONSEBENEN FUER DIE MODELLBILDUNG 12
2.5 MODELLBILDUNG 13
2.6 MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN FUER DIE MODELLIERUNG 14
2.7 SPEZIELLE MODELLIERUNGSZUGAENGE 16
2.7.1 NETZWERKE 16
2.7.2 FINITE ELEMENTE MODELLIERUNG 16
2.7.3 MEHRKOERPERSYSTEME 17
2.7.4 BLOCKDIAGRAMME 18
2.7.5 VERBINDUNG VON MODELLIERUNGSANSAETZEN 18
2.8 ANALYSEARTEN 19
2.9 SYSTEMSIMULATION FUER MECHATRONIK UND MIKROSYSTEMTECHNIK 20
KAPITEL 3
MODELLIERUNGSMETHODIK
3.1 ANFORDERUNGEN 25
3.2 GRUNDSAETZLICHE METHODISCHE VORGEHENSWEISE BEI DER MODELLIERUNG 25
3.3 ANALYSE UND PARTITIONIERUNG 27
3.3.1 HIERARCHISCHE MODELLSTRUKTUR 27
3.3.2 GEBRAEUCHLICHE ARTEN DER PARTITIONIERUNG 28
3.3.3 METHODISCHE VORGEHENSWEISE FUER DIE PARTITIONIERUNG 29
3.3.4 PARTITIONIERUNGSBEISPIELE 30
3.4 PHYSIKALISCHE GROESSEN AN GRENZEN VON TEILSYSTEMEN 31
3.4.1 VEREINFACHUNGEN HINSICHTLICH ANZAHL UND GUELTIGKEIT VON GROESSEN 31
3.4.2 RANDBEDINGUNGEN FUER UND AUSWIRKUNGEN VON VEREINFACHUNGEN 33
3.4.3 UEBERGANG ZWISCHEN VERTEILTEN UND KONZENTRIERTEN GROESSEN 35
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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DIGITALISIERT DURCH
3.4.4 KONNEKTORENGROESSEN UND KONNEKTORENTYPEN 36
3.5 VERHALTENSMODELLIERUNG 38
3.5.1 MATHEMATISCHER ANSATZ 39
3.5.2 VORGEHENSWEISE BEI DER VERHALTENSMODELLIERUNG 41
3.5.3 ABSTRAKTION UND VERFEINERUNG 44
3.5.4 GUELTIGKEITSBEREICH UND KONSISTENZPRUEFUNG 46
3.6 MODELLIERUNGSVERFAHREN UND DEREN ANWENDUNG 47
3.6.1 ANALYTISCHE MODELLIERUNG 47
3.6.2 APPROXIMATION 49
3.6.3 MODELLVEREINFACHUNG UND ORDNUNGSREDUKTION 51
3.6.4 EINBEZIEHUNG VON SPEZIELLEN LOESUNGSVERFAHREN 55
3.6.5 UMSCHALTUNG ZWISCHEN VERHALTENSMODELLEN UNTERSCHIEDLICHER
GENAUIGKEIT - MODELLSTRUKTURDYNAMIK 57
3.7 MODELLIMPLEMENTIERUNG UND MODELLIERUNGSSPRACHEN 60
3.7.1 VHDL-AMS 61
3.7.2 MODELICA 61
3.8 MODELLDOKUMENTATION 61
KAPITEL 4
SIMULATIONSGESTUETZTE ENTWURFSTECHNIKEN
4.1 ENTWURFSPROZESSE 63
4.2 SIMULATIONSGESTUETZTE TECHNIKEN 65
4.3 SIMULATIONSGESTUETZTE OPTIMIERUNG 67
4.4 SENSITIVITAETSANALYSE 76
4.5 ANALYSE VON PARAMETERSCHWANKUNGEN 77
4.6 DESIGN CENTERING, ROBUST DESIGN 79
KAPITEL 5
ANWENDUNG BEIM SYSTEMENTWURF
5.1 MODELLIERUNG DER FUNKUEBERTRAGUNG IN TRANSPONDERSYSTEMEN 82
5.1.1 MODELLIERUNG EINES TRANSPONDERSYSTEMS FUER EINE WEGFAHRSPERRE 82
5.1.2 MODELLIERUNG DER INDUKTIVEN KOPPLUNG IN EINEM TRANSPONDER-
SYSTEM FUER CHIPKARTEN 87
5.1.3 VERHALTENSMODELLIERUNG FUER DAS KARTENSYSTEM 92
5.2 SYSTEMMODELLIERUNG VON INERTIALSENSOREN 94
5.2.1 MODELLIERUNG DES DREHRATENSENSORS 94
5.2.2 SYSTEMSIMULATION DES SENSORSYSTEMS 99
5.3 MODELLIERUNG MAGNETISCHER SYSTEME FUER DIE SYSTEMSIMULATION 100
5.3.1 METHODEN ZUR BERECHNUNG DES VERHALTENS MAGNETISCHER SYSTEME 100
5.3.2 MAGNETISCHE NETZWERKE 101
5.3.3 VERHALTENSMODELL DES MAGNETISCHEN WIDERSTANDES 102
5.3.4 ABLEITUNG VON NETZWERKMODELLEN FUER MAGNETISCHE NETZWERKE 103
5.3.5 ABLEITUNG AUF BASIS VON NAEHERUNGSFORMELN 103
5.3.6 ABLEITUNG AUS FEM-SIMULATIONSERGEBNISSEN 104
5.3.7 MODELLIERUNG EINES EINFACHEN MAGNETKREISES 106
5.3.8 MODELLIERUNG VON MIKRORELAIS 108
5.4 SYSTEMSIMULATION VON AKUSTISCHEN SYSTEMEN 113
5.4.1 TLM-VERFAHREN 113
5.4.2 KOPPLUNG VON TLM-VERFAHREN UND SYSTEMSIMULATION 114
5.4.3 ANWENDUNG BEI EINEM AKTIVEN SCHALLMINDERUNGSSYSTEM 117
KAPITEL 6
ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
LITERATUR 121
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 129
TABELLENVERZEICHNIS 133
VERZEICHNIS DER SYMBOLE UND ABKUERZUNGEN 135
ANHANG
A BEISPIELE FUER VERHALTENSMODELLE 141
A.L VERHALTENSMODELL MIT DREI KONNEKTOREN 141
A.2 VERHALTENSMODELL MIT INNEREN BILANZGLEICHUNGEN 144
A.3 VERHALTENSMODELL MIT LINEAREN ABHAENGIGKEITEN VON FLUSS-
UND DIFFERENZGROESSEN 145
B MODELLDOKUMENTATION 148
B.L DOKUMENTATION FUER DAS MODELL EINER MECHANIKKOMPONENTE 148
B.2 MODELLDOKUMENTATION VDHL-AMS 151
B.3 MODELLDOKUMENTATION MODELICA 152 |
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