Availability: MATLAB und Simulink in der Ingenieurpraxis

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Bibliographic Details
Main Author:	Pietruszka, Wolf Dieter 1938- (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Wiesbaden Vieweg + Teubner 2012
Edition:	3., bearb. und erw. Aufl.
Subjects:	SIMULINK MATLAB Maschinendynamik Lehrbuch
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adam_text	IMAGE 1 INHALTSVERZEICHNIS 1 EINFUEHRUNG IN MATLAB 1 1.1 DESKTOP UND FENSTER 2 1.2 ONLINE-HILFE 4 1.3 EINIGE BEMERKUNGEN ZUR ARBEITSWEISE VON MATLAB 5 1.4 BASIS-ELEMENTE 5 1.4.1 SKALARE OPERATIONEN UND VARIABLENVERWALTUNG 6 1.4.2 MATHEMATISCHE FUNKTIONEN 9 1.4.3 VEKTOREN UND MATRIZEN 11 1.4.4 LINEARE GLEICHUNGSSYSTEME 20 1.4.5 SPEZIELLE DATENSTRUKTUREN 23 1.4.6 VERGLEICHSOPERATOREN UND LOGISCHE OPERATOREN 26 1.4.7 VERZWEIGUNGEN UND SCHLEIFEN 27 1.5 PROGRAMMERSTELLUNG, MATLAB SCRIPT UND FUNCTION 30 1.5.1 MATLAB EDITOR UND VERZEICHNISPRIORITAET 30 1.5.2 DATENEIN- UND AUSGABE 32 1.5.3 MATLAB SCRIPT 33 1.5.4 MATLAB FUNCTION 35 1.5.5 CODE-BESCHLEUNIGUNG, DER PROFILER 42 1.6 GRAFIK 44 1.6.1 GRAFIKFENSTER (FIGURE), ERSTELLUNG UND VERWALTUNG 45 1.6.2 2D-GRAFIK 47 1.6.3 3D-GRAFIK 60 1.7 ANIMATION VON 2D- UND 3D-MODELLEN 66 1.7.1 MODELLERSTELLUNG 66 1.7.2 ANIMATIONS-GRAFIK 67 1.7.3 2D-ANIMATION EINFACHER LINIEN-MODELLE 69 1.7.4 ANIMATION MIT GEOMETRISCHEN 3D-MODELLEN 73 1.8 COMPUTERALGEBRA UNTER MATLAB, DIE SYMBOLIC MATH TOOLBOX 81 1.8.1 ONLINE-HILFE 82 1.8.2 SYMBOLISCHE OBJEKTE 83 1.8.3 VEREINBARUNG SYMBOLISCHER VARIABLEN UND AUSDRUECKE (OBJEKTE) 83 1.8.4 SUBSTITUTION SYMBOLISCHER UND NUMERISCHER GROESSEN, DER SUBS BEFEHL 85 1.8.5 BEISPIELE AUS DER ANALYSIS 86 1.8.6 ALGEBRAISCHE GLEICHUNGSSYSTEME, DER SOLVE BEFEHL 87 1.8.7 GEWOEHNLICHE DIFFERENZIALGLEICHUNGEN, DER DSOLVE BEFEHL 88 1.8.8 BEISPIEL AUS DER LINEAREN ALGEBRA 91 1.8.9 UEBERGANG ZUR NUMERIK 93 BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1014180015 DIGITALISIERT DURCH IMAGE 2 VIII INHALTSVERZEICHNIS 2 MODELLBILDUNG 95 2.1 BEMERKUNGEN ZUR SCHREIBWEISE 96 2.2 STRUKTUREN DER BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 97 2.3 GRUNDLAGEN 97 2.3.1 KINEMATIK STARRER KOERPER 97 2.3.2 KINETIK 108 2.4 NEWTON-EULER-METHODE 111 2.4.1 RECHNERORIENTIERTE VORGEHENSWEISE 116 2.5 LAGRANGE SCHE GLEICHUNG 2. ART 118 2.6 LINEARISIERUNG 122 2.7 ANWENDUNG DER MODELLERSTELLUNG 125 3 LINEARE SCHWINGUNGSMODELLE 131 3.1 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 132 3.2 EIGENSCHWINGUNGEN UND FREIE SCHWINGUNGEN 134 3.2.1 DAS EIGENWERTPROBLEM IN MATLAB, ALLGEMEINE BETRACHTUNG 134 3.2.2 NUMERISCHE BEHANDLUNG DER EIGENWERTPROBLEME 136 3.3 ERZWUNGENE SCHWINGUNGEN 148 3.3.1 KONSTANTE ERREGUNG 149 3.3.2 HARMONISCH ANGEREGTE MECHANISCHE SYSTEME 150 4 SIMULATION UNTER SIMULINK 161 4.1 ZUR FUNKTIONSWEISE 161 4.1.1 BLOCK-STRUKTUR 161 4.1.2 SIMULATIONSABLAUF 162 4.2 DIE INTEGRATIONSVERFAHREN 163 4.2.1 METHODEN UND BEZEICHNUNGEN 164 4.2.2 STEIFIGKEIT DER DIFFERENZIALGLEICHUNG 169 4.2.3 BEMERKUNGEN ZUR WAHL DER VERFAHREN 170 4.3 SIMULINK-GRUNDLAGEN 171 4.3.1 DIE MODELL-LIBRARY 171 4.3.2 EINSTELLUNG DES INTEGRATORS UND DES DATENTRANSFERS 173 4.3.3 DATENTRANSFER UEBER DEN WORKSPACE 174 4.3.4 SIMULATIONSAUFRUF AUS DER MATLAB UMGEBUNG 174 4.3.5 HILFSMITTEL ZUR MODELLERSTELLUNG UND DATENAUSWERTUNG 175 4.4 SIMULINK-MODELLIERUNG EINES EINFACHEN PROJEKTS 186 4.4.1 1/4-FAHRZEUGMODELL UND DIE BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 186 4.4.2 AUFBEREITUNG DER BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 188 4.4.3 DAS FAHRBAHNPROFIL 190 4.4.4 PARAMETRISIERUNG DES ZUSTANDSMODELLS IM STATE SPACE BLOCK 194 4.4.5 MODELLIERUNG DER REIBELEMENTE 195 4.4.6 DIE STARTROUTINE FUER DIE MATLAB-UMGEBUNG 198 4.4.7 SIMULINK-MODELLE UND SIMULATIONSERGEBNISSE 199 4.5 ALGEBRAISCHE SCHLEIFEN IN DYNAMISCHEN MODELLEN 205 4.5.1 ALGEBRAISCHE SCHLEIFEN 205 IMAGE 3 INHALTSVERZEICHNIS IX 4.5.2 SYSTEM MIT ALGEBRAISCHER SCHLEIFE 205 4.6 VEKTORIELLE BETRACHTUNGSWEISE UND MODELLIERUNG 209 4.6.1 SIMULATIONSERGEBNISSE, SELBSTERREGTE SCHWINGUNGEN UND MITNAHME-EFFEKTE . . 210 4.6.2 NICHTLINEARE GLEICHUNGEN HOEHERER ORDNUNG 211 4.7 MODELLIERUNG MIT HILFE EINER S-FUNCTION 214 4.7.1 M-FILE S-FUNCTION 214 4.7.2 C MEX-FILE S-FUNCTION 221 5 SIMULATION UNTER MATLAB 225 5.1 STRUKTUR DER DIFFERENZIALGLEICHUNGEN 225 5.1.1 BEISPIELE FUER EINE EXPLIZITE FORMULIERUNG 228 5.2 DER GRUNDSAETZLICHE AUFBAU EINES SIMULATIONSPROGRAMMS 237 5.2.1 MOEGLICHKEITEN ZUM INTEGRATORAUFRUF UNTER MATLAB 237 5.3 INTEGRATION VON SYSTEMEN IN STANDARDFORM 241 5.3.1 UNWUCHTIGER MOTOR AUF ELASTISCHEM FUNDAMENTBLOCK 242 5.4 DIFFERENZIAL-ALGEBRAISCHE GLEICHUNGEN 249 5.4.1 MATHEMATISCHE HINTERGRUENDE 249 5.4.2 MOEGLICHKEITEN UNTER MATLAB UND SIMULINK 251 5.4.3 MECHANISCHE BEWEGUNGSGLEICHUNGEN MIT ALGEBRAISCHEN BINDUNGSGLEICHUNGEN 252 5.4.4 UEBERFUEHRUNG IN GEWOEHNLICHE DIFFERENZIALGLEICHUNGEN 260 5.4.5 UEBERGANG AUF MINIMALKOORDINATEN 266 5.5 IMPLIZITE DIFFERENZIALGLEICHUNGEN 272 5.6 INTEGRATION GEWOEHNLICHER DIFFERENZIALGLEICHUNGEN MIT UNSTETIGKEITEN 275 5.6.1 BEISPIELE FUER UNSTETIGKEITEN IN DEN BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 275 5.6.2 FORMULIERUNG VON SCHALTFUNKTIONEN 277 5.6.3 LOKALISIERUNG DER SCHALTPUNKTE 278 5.6.4 BEISPIELE ZUR ZWEI-PUNKT-SCHALTLOGIK 279 5.6.5 DREIPUNKT-SCHALTLOGIK AM BEISPIEL EINES ZWEI-MASSEN-SCHWINGERS MIT REIBUNG289 5.7 RANDWERTPROBLEME GEWOEHNLICHER DIFFERENZIALGLEICHUNGEN 303 5.7.1 GRUNDLAGEN 303 5.7.2 STANDARDPROBLEM AM BEISPIEL DER KETTENLINIE 304 5.7.3 MEHRPUNKT-RANDWERTPROBLEME 308 5.7.4 PERIODISCHE SCHWINGUNGEN NICHTLINEARER SYSTEME 310 6 MODELLIERUNG UND SIMULATION MIT DEM STATEFLOW TOOL 317 6.1 STATEFLOW-ELEMENTE 317 .1 DAS CHART 318 .2 ZUSTAND UND ZUSTAND-LABEL 319 .3 TRANSITIONEN 320 .4 DEFAULT TRANSITION 322 .5 VERBINDUNGSPUNKTE 322 .6 DER MODELL-EXPLORER 323 .7 ERWEITERTE STRUKTUREN 324 6.2 BEISPIEL: SCHWINGER MIT COULOMB-REIBUNG 324 6.2.1 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN UND SCHALTBEDINGUNGEN 324 IMAGE 4 X INHALTSVERZEICHNIS 6.2.2 SIMULINK-MODELL MIT CHART 325 6.3 BEISPIEL: SPRINGENDER BALL 330 7 PHYSIKALISCHE MODELLE UNTER SIMULINK 335 7.1 SIMMECHANICS TOOL 336 .1 FUNKTIONSWEISE 336 .2 UNTERSUCHUNGSMETHODEN 337 .3 ERSTES SIMMECHANICS-MODELL 337 .4 ARBEITSWEISE DES JOINT STICTION ACTUATORS 344 .5 VISUALISIERUNG UND ANIMATION DER MASCHINE 349 .6 EINIGE MATHEMATISCHE ASPEKTE 350 7.2 ANWENDUNGEN UND AUSBLICK 353 8 PROJEKTE 355 8.1 PERMANENTMAGNET GELAGERTER ROTOR 355 .1 SYSTEMBESCHREIBUNG 356 .2 ROTOR-UND MAGNETMODELLIERUNG 357 .3 DIE AKTIVE STABILISIERUNG, REGLERSTRUKTUREN 358 .4 DAS KONTINUIERLICHE MODELL 359 .5 REGLERENTWUERFE 360 .6 PARAMETRIERUNG UND REGLERKOEFFIZIENTEN 363 1.7 SIMULINK-MODELLE 363 1.8 SIMULATIONSERGEBNISSE 364 8.2 STOERGROESSENKOMPENSATION HARMONISCHER UND KONSTANTER STOERUNGEN 364 8.2.1 GRUNDLAGEN ZUR STRECKE UND ZUM BEOBACHTERENTWURF 367 8.2.2 PARAMETERFILE UND SIMULINK-MODELL 369 8.2.3 BEOBACHTER UEBER S-FUNKTION 370 8.2.4 ANALYTISCHE ERMITTLUNG DER LOESUNGEN 370 8.2.5 ERGEBNISSE 374 8.3 SCHWINGUNGSTILGER MIT VISKOELASTISCHEM ANSCHLAG 376 8.3.1 DAS STATIONAERE SYSTEM OHNE ANSCHLAG 377 8.3.2 ENTWURF DES SIMULINK-MODELLS 379 8.3.3 SCHWINGUNGSANTWORT MIT EINEM SINUS-SWEEP DES SYSTEMS OHNE/MIT ANSCHLAG . 384 8.4 AXIALKOLBENVERDICHTER EINER PKW-KLIMAANLAGE 386 8.4.1 DAS MODELL 386 8.4.2 DER HEBELMECHANISMUS 387 8.4.3 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN NACH LAGRANGE 388 8.4.4 DAS M-FILE, ERSTE ERGEBNISSE 391 8.4.5 MODELLBASIERTER ENTWURF MIT SIMMECHANICS 391 8.4.6 VERGLEICH DER ERGEBNISSE BEZUEGLICH DER GELENKKRAEFTE 393 8.4.7 STATIONAERE LAGE, DIE TRIMMING-METHODE 394 8.4.8 DER VERDICHTER ALS SIMMECHANICS-MODELL 395 8.5 DREIFACHPENDEL 396 8.5.1 LAGRANGE SCHE GLEICHUNG 2. ART 398 8.5.2 NEWTON-EULER-FORMALISMUS 399 IMAGE 5 INHALTSVERZEICHNIS XI 8.5.3 UEBERGANG ZUR NUMERIK UND INTEGRATION 402 8.5.4 ANIMATIONSMODELL 403 8.5.5 SCHWINGUNGSVERHALTEN 405 8.5.6 VORWAERTSDYNAMIK MIT SIMMECHANICS 407 8.5.7 INVERSE DYNAMIK 410 8.6 HUBSCHWINGUNGEN EINES VIERTELFAHRZEUGS MIT NICHTLINEAREM STOSSDAEMPFER 411 8.7 DYNAMIK DES LEVITRON-KREISELS 413 8.8 BALANCIERENDER ROBOTER 414 8.8.1 MOTIVATION 415 8.8.2 MODELLVORAUSSETZUNGEN UND ANNAHMEN 415 8.8.3 HERLEITUNG DER BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 416 LITERATURVERZEICHNIS 417 STICHWORTVERZEICHNIS 421
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