Simulation technischer Systeme: eine beispielorientierte Einführung
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Vieweg
2004
|
| Ausgabe: | 1. Auflage |
| Schriftenreihe: | Vieweg Praxiswissen
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Klappentext |
| Beschreibung: | Auf dem Umschlag: Extra materials - extras.springer.com Es handelt sich um einen späteren Softcover-Reprint ohne die auf Seite 299 beschriebene Begleit-CD, stattdessen mit Online-Materialien |
| Beschreibung: | XI, 305 Seiten Illustrationen |
| ISBN: | 9783322802484 |
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| adam_text | IX Inhaltsverzeichnis 1 EINFÜHRUNG: SIMULATION EINES FADENPENDELS 1 1.1 Modellbildung 1 1.2 Numerische Lösung der Bewegungsgleichung 3 1.3 Beispielrechnung 5 1.4 Schlussfolgerungen 7 2 MODELLBILDUNG 9 2.1 Der Systembegriff 9 2.2 Systemanalyse 2.2.1 Experimentelle Systemanalyse 2.2.2 Analytische Untersuchungen anhand der Systemgleichungen 2.2.3 Analyse auf Basis von Simulationen 15 15 16 18 2.3 Typen von Systemmodellen 2.3.1 Maßstabsgetreue Modelle 2.3.2 Modelle auf Basis von System-Analogien 2.3.3 Klassifizierung dynamischer Systeme 2.3.4 Mathematische Modelle 2.3.5 Elementare lineare Übertragungsglieder 20 20 21 31 34 54 2.4 Bestimmung der Modellparameter (Identifikation) 2.4.1 Verfahren nach Küpfmüller 2.4.2 Verfahren nach Strejc 2.4.3 Verfahren nach Strejc für PTn-Modell 2.4.4 Verfahren nach Nasliň für PT2-Modell mit unterschiedlichen Zeitkonstanten 2.4.5 Identifikation schwingfähiger PT2-Glieder 2.4.6 Approximation durch Übertragungsfunktion höherer Ordnung 74 74 77 80 83 86 88 2.5 Testsignale für dynamische Systeme 93 3 NUMERISCHE INTEGRATIONSVERFAHREN 98 3.1 Einschrittverfahren 3.1.1 Explizites Euler-V erfahren 3.1.2 Implizites Euler-V erfahren 3.1.3 Halbschrittverfahren 3.1.4 Trapezverfahren 3.1.5 Simpson-V erfahren 3.1.6 Standard-Äunge-Kuita-Verfahren 3.1.7 Verallgemeinerte 7?unge-Kw«a-Verfahren 99 100 110 112 116 121 124 129
X Inhaltsverzeichnis 3.2 Mehrschrittverfahren 3.2.1 Mittelpunktsregel 3.2.2 Adams-Bashforth-V շճ^շո 2. Ordnung 3.2.3 ^Jarø-ÆasA/oriA-Verfahren höherer Ordnung 3.2.4 Adams-Moulton-Verfahren 3.2.5 Gear-Verfahren 131 132 134 137 138 140 3.3 Charakterisierung von Integrationsverfahren 3.3.1 Stabilität von Integrationsverfahren 3.3.2 Rechenaufwand und Genauigkeit 141 142 151 3.4 Verfahren mit variabler Schrittweite 154 4 SIMULATIONSWERKZEUGE 162 4.1 Herkömmliche Programmiersprachen 162 4.2 Simulationssprachen 4.2.1 Die Simulationssprache ACSL 4.2.2 Integrationsverfahren in ACSL 4.2.3 Standard-Operatoren in ACSL 4.2.4 Das ACSL-Laufzeitsystem 169 169 173 125 180 4.3 Blockorientierte Simulationsumgebungen 4.3.1 Darstellung von Systemen in Blockschaltbildern 4.3.2 Leistungsmerkmale blockorientierter Simulationsumgebungen 185 186 188 5 DAS BLOCKORIENTIERTE SIMULATIONSSYSTEM BORIS 191 5.1 Einführung 5.1.1 Die Benutzeroberfläche von BORIS 5.1.2 Arbeiten mit Systemblöcken 5.1.3 Ziehen von Verbindungen 5.1.4 Steuerung der Simulation 5.1.5 Visualisierungund Weiterverarbeitung von Simulationsergebnissen 5.1.6 Weitere Programmmerkmale 191 191 192 196 197 202 204 5.2 Prozessvisualisierung mit dem Flexible Animation Builder 5.2.1 Leistungsumfang des Moduls 5.2.2 Einfügen eines FAB-Moduls 5.2.3 Konfigurierung der Moduléin-und-ausgänge 5.2.4 Die FAB-Grafik-und-Bedienelemente 5.2.5 Spezifizierung von Elementeigenschaften 5.2.6 Das I/O-Kontrollfenster 5.2.7 Einfaches Anwendungsbeispiel: Inverses Doppelpendel 205 205 206 207 208 212 215 216 5.3 Ausgewählte Simulationsbeispiele 5.3.1 Nichtlineares
Fadenpendel 5.3.2 RC-Glied 5.3.3 Mechanischer Schwinger 5.3.4 Tanksystem 221 221 223 225 227
Inhaltsverzeichnis 5.3.5 5.3.6 5.3.7 5.3.8 5.3.9 5.3.10 5.3.11 5.3.12 5.3.13 5.3.14 5.3.15 5.3.16 5.3.17 5.3.18 Stabpendel Ofensystem Verladekran Gekoppelte Dynamos Drei-Körper-Problem Fadenpendel mit Anschlag Springender Ball Schwinger mit variabler Masse (zeitvariantes System) Füllstandsregelkreis mit Abtast-Regler Beschleunigungsvorgang bei PKW Stabilisierung eines inversen Doppelpendels Abfordersystem Feder-Masse-System mit Anschlägen Lithium-Cluster-Dynamik XI 233 234 236 242 243 247 251 254 258 265 272 278 283 286 LITERATUR 291 SACHWORTVERZEICHNIS 295 BEGLEIT-SOFTWARE ZUM BUCH 299
Die Simulationstechnik ist in den letzten Jahren zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Analyse und Entwicklung technischer Systeme geworden. Dieses Buch gibt eine praxisorientierte Einführung in die Modellierung und numerische Simulation technischer Systeme. Es behandelt die wichtigsten mathematischen Grundlagen, die Beschreibung dynamischer Systeme durch Differentialgleichungen und deren Lösung mit Hilfe numerischer Integrations verfahren. Alle vorgestellten Verfahren werden in Form lauffähiger PC-Pro gramme in der Programmiersprache PASCAL präsentiert. Die Güte der einzel nen Verfahren und deren sinnvoller Einsatz wird behandelt. Anhand von Bei spielen aus der Technik werden verschiedene heute eingesetzte Simulations werkzeuge dargestellt. Ein Schwerpunkt bildet das Blockorientierte Simulati onssystem BORIS. Alle beschriebenen Beispiele können mit Hilfe einer Begleit CD interaktiv simuliert werden. Die Zielgruppen • Techniker und Ingenieure mit mathematischen und physikalischen Grund kenntnissen • Studenten technischer Fachrichtungen • Programmierer Der Autor Dr.-Ing. Jörg Kahlert leitet ein Ingenieurbüro für Software-Engineering und Automatisierungstechnik. Im Rahmen von Lehraufträgen zur Automatisie rungstechnik ist er auch auf dem Sektor der Aus- und Weiterbildung tätig.
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IX Inhaltsverzeichnis 1 EINFÜHRUNG: SIMULATION EINES FADENPENDELS 1 1.1 Modellbildung 1 1.2 Numerische Lösung der Bewegungsgleichung 3 1.3 Beispielrechnung 5 1.4 Schlussfolgerungen 7 2 MODELLBILDUNG 9 2.1 Der Systembegriff 9 2.2 Systemanalyse 2.2.1 Experimentelle Systemanalyse 2.2.2 Analytische Untersuchungen anhand der Systemgleichungen 2.2.3 Analyse auf Basis von Simulationen 15 15 16 18 2.3 Typen von Systemmodellen 2.3.1 Maßstabsgetreue Modelle 2.3.2 Modelle auf Basis von System-Analogien 2.3.3 Klassifizierung dynamischer Systeme 2.3.4 Mathematische Modelle 2.3.5 Elementare lineare Übertragungsglieder 20 20 21 31 34 54 2.4 Bestimmung der Modellparameter (Identifikation) 2.4.1 Verfahren nach Küpfmüller 2.4.2 Verfahren nach Strejc 2.4.3 Verfahren nach Strejc für PTn-Modell 2.4.4 Verfahren nach Nasliň für PT2-Modell mit unterschiedlichen Zeitkonstanten 2.4.5 Identifikation schwingfähiger PT2-Glieder 2.4.6 Approximation durch Übertragungsfunktion höherer Ordnung 74 74 77 80 83 86 88 2.5 Testsignale für dynamische Systeme 93 3 NUMERISCHE INTEGRATIONSVERFAHREN 98 3.1 Einschrittverfahren 3.1.1 Explizites Euler-V erfahren 3.1.2 Implizites Euler-V erfahren 3.1.3 Halbschrittverfahren 3.1.4 Trapezverfahren 3.1.5 Simpson-V erfahren 3.1.6 Standard-Äunge-Kuita-Verfahren 3.1.7 Verallgemeinerte 7?unge-Kw«a-Verfahren 99 100 110 112 116 121 124 129
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| spelling | Kahlert, Jörg Verfasser (DE-588)112932452 aut Simulation technischer Systeme eine beispielorientierte Einführung Jörg Kahlert 1. Auflage Wiesbaden Vieweg 2004 XI, 305 Seiten Illustrationen txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Vieweg Praxiswissen Auf dem Umschlag: Extra materials - extras.springer.com Es handelt sich um einen späteren Softcover-Reprint ohne die auf Seite 299 beschriebene Begleit-CD, stattdessen mit Online-Materialien Mathematisches Modell (DE-588)4114528-8 gnd rswk-swf Computersimulation (DE-588)4148259-1 gnd rswk-swf Numerische Integration (DE-588)4172168-8 gnd rswk-swf Technisches System (DE-588)4126276-1 gnd rswk-swf (DE-588)4151278-9 Einführung gnd-content Technisches System (DE-588)4126276-1 s Computersimulation (DE-588)4148259-1 s Mathematisches Modell (DE-588)4114528-8 s Numerische Integration (DE-588)4172168-8 s DE-604 Erscheint auch als Online-Ausgabe 978-3-322-80247-7 Digitalisierung UB Regensburg - ADAM Catalogue Enrichment application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=034161925&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis Digitalisierung UB Regensburg - ADAM Catalogue Enrichment application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=034161925&sequence=000003&line_number=0002&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Klappentext |
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