Availability: Einführung in die Mechatronik | Technische Universität München

Einführung in die Mechatronik:

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Bibliographic Details
Main Author:	Roddeck, Werner (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Wiesbaden Springer Vieweg [2023]
Edition:	7., vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage
Series:	Lehrbuch
Subjects:	Mechatronik Aktoren Messtechnik Prozessdatenverarbeitung Regelungstechnik Schwingungen Sensoren Simulation Steuerungstechnik mechatronische Teilsysteme technische Systeme Aktives Fahrwerk Hexapodenkonzepte ABS Piezo-Effekt Prozessrechentechnik Mikrorechner Mikrocontroller AVR-Architektur Lehrbuch
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ISBN:	9783658419493 3658419490

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adam_text	INHALT 1 EINLEITUNG 1 1.1 ENTWICKLUNG VON MASCHINENBAU UND ELEKTROTECHNIK 1 1.2 ENTWICKLUNG DER TECHNIK AM BEISPIEL DER WERKZEUGMASCHINE 4 1.3 MECHATRONIK ALS NEUES BINDEGLIED 6 1.4 MASCHINENBAU UND ELEKTROTECHNIK - GRUNDSAETZLICH VERSCHIEDEN? 8 1.5 UNTERSCHIEDE ZWISCHEN MASCHINENBAU, ELEKTROTECHNIK UND MECHATRONIK 16 1.6 TEILGEBIETE DER MECHATRONIK 21 2 MODELLBILDUNG TECHNISCHER SYSTEME 25 2.1 SYSTEMBEGRIFF 25 2.2 VERFAHREN DER MODELLBILDUNG 28 2.2.1 THEORETISCHE MODELLBILDUNG 30 2.2.1.1 ALLGEMEIN BEKANNTE MODELLVORSTELLUNGEN 30 2.2.1.2 VORGEHENSWEISE BEI DER MODELLBILDUNG 31 2.3 KLASSIFIZIERUNG DYNAMISCHER SYSTEME 37 2.4 MODELLIERUNG VON GEOMETRIE UND KOERPEREIGENSCHAFTEN 40 2.4.1 MEHRKOERPERSYSTEME 40 2.4.2 SYSTEME MIT ELASTISCHEN ELEMENTEN 42 2.5 MODELLIERUNG ELEKTRISCHER KOMPONENTEN 44 3 DYNAMIK MECHANISCHER SYSTEME 49 3.1 VEREINFACHENDE MODELLANNAHMEN 49 3.2 KINEMATIK DES MASSENPUNKTES 52 3.3 KINEMATIK DES STARREN KOERPERS 54 3.3.1 DIE EBENE BEWEGUNG DES STARREN KOERPERS 55 3.3.2 EBENE RELATIVBEWEGUNG EINES PUNKTES 60 3.3.3 DIE BEWEGUNG DES STARREN KOERPERS IM RAUM 62 3.3.3.1 ROTATION IM RAUM 63 3.3.3.2 RELATIVBEWEGUNG EINES PUNKTES DES STARREN KOERPERS 65 3.3.3.3 DARSTELLUNG DER BEWEGUNG DES STARREN KOERPERS IN 66 MATRIZENSCHREIBWEISE 3.4 BINDUNGEN IN MEHRKOERPERSYSTEMEN 76 3.5 KINETIK 87 3.5.1 IMPULS-, SCHWERPUNKT UND DRALLSATZ 87 3.5.2 ENERGIESATZ 95 3.5.3 DIE PRINZIPIEN DER MECHANIK 97 3.5.3.1 PRINZIP DER VIRTUELLEN ARBEIT 97 3.5.3.2 LAGRANGE SCHE BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 102 4 SCHWINGUNGEN 111 4.1 EINMASSENSCHWINGER 111 4.1.1 FREIE UNGEDAEMPFTE SCHWINGUNGEN 113 4.1.2 FREIE GEDAEMPFTE SCHWINGUNGEN 115 4.1.3 ERZWUNGENE SCHWINGUNGEN 118 4.1.3.1 NICHTPERIODISCHE ERREGUNG 119 4.1.3.2 HARMONISCHE ERREGUNG 120 4.1.4 NICHTLINEARE SCHWINGER 126 4.2 MEHRMASSENSCHWINGER 128 4.3 SCHWINGUNGSANALYSE 135 4.3.1 REELLE FORM DER FOURIER-REIHE 136 4.3.2 KOMPLEXE FORM DER FOURIER-REIHE 141 4.3.3 FOURIER-TRANSFORMATION NICHTPERIODISCHER FUNKTIONEN 142 4.3.4 DISKRETE FOURIER-TRANSFORMATION ZUR ANALYSE VON ABTASTSIGNALEN 144 VIII INHALT 5 SENSOREN 153 5.1 MESSTECHNIK 156 5.1.1 MESSGROESSEN UND MASSEINHEITEN 156 5.1.2 MESSGROESSENAUFNEHMER UND MESSWERTWANDLER 158 5.1.2.1 MESSWERTANPASSUNG 160 5.1.2.2 ANALOG-/DIGITAL-WANDLER 163 5.1.3 KENNGROESSEN VON MESSEINRICHTUNGEN 165 5.1.3.1 STATISCHE KENNGROESSEN 166 5.1.3.2 DYNAMISCHE KENNGROESSEN 167 5.1.3.3 FEHLERKENNGROESSEN 169 5.2 MESSEFFEKTE 173 5.2.1 WIDERSTANDSEFFEKTE 175 5.2.1.1 OHMSCHE WIDERSTANDSEFFEKTE 175 5.2.1.2 PIEZOWIDERSTANDSEFFEKT 178 5.2.2 MAGNETISCHE EFFEKTE 179 5.2.2.1 INDUKTIONSPRINZIP 179 5.2.2.2 GALVANOMAGNETISCHE EFFEKTE 180 5.2.2.3 MAGNETOELASTISCHE EFFEKTE 182 5.2.3 KAPAZITIVE EFFEKTE 183 5.2.4 PIEZO-UND PYROELEKTRISCHE EFFEKTE 184 5.2.5 OPTISCHE EFFEKTE 186 5.3 SENSOREN FUER MECHATRONISCHE SYSTEME 189 5.3.1 BEWEGUNGSSENSOREN 189 5.3.1.1 POSITIONSSENSOREN 190 5.3.1.2 GESCHWINDIGKEITSSENSOREN 199 5.3.1.3 BESCHLEUNIGUNGSSENSOREN 201 5.3.2 KRAFT UND MOMENTENSENSOREN 204 6 AKTOREN 209 6.1 KLASSISCHE AKTOREN 211 6.1.1 ELEKTROMOTORISCHE, ROTIERENDE ANTRIEBE 211 6.1.1.1 GLEICHSTROMMOTOREN 212 6.1.1.2 DREHFELDMOTOREN 224 6.1.1.3 ASYNCHRONMOTOREN 225 6.1.1.4 SCHRITTMOTOREN 231 6.1.2 ELEKTROMOTORISCHE LINEARANTRIEBE 233 6.1.3 FLUIDISCHE AKTOREN 234 6.1.3.1 PNEUMATISCHE AKTOREN 235 6.1.3.2 HYDRAULISCHE AKTOREN 235 6.1.3.3 GESCHWINDIGKEITSVERSTELLUNG VON HYDRAULISCHEN AKTOREN 239 6.2 NEUARTIGE AKTOREN 244 6.2.1 PIEZOELEKTRISCHE AKTOREN 246 6.2.2 AKTOREN AUS FORMGEDAECHTNISLEGIERUNGEN 249 6.2.3 DEHN STOFFAKTOREN 251 6.2.4 MIKROSTRUKTURIERTE AKTOREN 252 7 AUTOMATISIERUNGSSTECHNIK 255 7.1 AUTOMATISIERUNGSKONZEPTE 255 7.2 INTELLIGENTE MASCHINEN 257 7.3 STEUERUNG UND REGELUNG 259 7.4 SCHLUSSFOLGERN UND REGELBASIERTES WISSEN 261 7.5 AUTONOME INTELLIGENTE AGENTEN 262 7.6 LERNEN UND MUSTERERKENNUNG 263 7.7 ARCHITEKTUR INTELLIGENTER MASCHINEN 264 7.7.1 HIERARCHIEN 265 INHALT IX 7.7.2 NETZWERKE 266 8 STEUERUNGS UND PROZESSRECHENTECHNIK 273 8.1 BOOLE SCHE ALGEBRA 276 8.1.1 KOMBINATORISCHE STEUERUNGEN 279 8.1.2 SEQUENTIELLE STEUERUNGEN 282 8.2 PROBLEME DER MODELLBILDUNG DIGITALER SYSTEME 285 8.3 MEHRWERTIGE UND UNSCHARFE LOGIK (FUZZY LOGIC) 288 8.4 NEURONALE NETZWERKE 294 8.4.1 MCCULLOCH-PITTS-NEURON 297 8.4.2 PERCEPTRON 299 8.4.3 BACKPROPARGATION-NETZWERK 301 8.5 PROZESSDATENVERARBEITUNG 306 8.5.1 MIKRORECHNER 306 8.5.2 AUFBAU VON MIKRORECHNERN 308 8.5.3 SOFTWARE FUER MIKRORECHNER 320 8.6 ANWENDUNGSSPEZIFISCHE PROZESSOREN UND BAUELEMENTE 323 9 REGELUNGSTECHNIK 327 9.1 BESCHREIBUNG UND ANALYSE REGELUNGSTECHNISCHER SYSTEME 327 9.1.1 LAPLACE-TRANSFORMATION 329 9.1.2 BLOCKSCHALTBILDER 337 9.1.3 FREQUENZGANG UND ORTSKURVE 342 9.1.4 VERSCHIEDENARTIGE UEBERTRAGUNGSSYSTEME 344 9.1.5 FREQUENZKENNLINIEN 351 9.1.6 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG 357 9.1.6.1 ZUSTANDSVARIABLEN 358 9.1.6.2 BESTIMMUNG DER ZUSTANDSGROESSEN 359 9.1.6.3 ZUSTANDSGLEICHUNGEN 361 9.1.7 REGLER 364 9.1.8 STABILITAET VON REGELKREISEN 370 9.1.9 REGLERAUSLEGUNG 377 9.2 SYSTEMIDENTIFIKATION 383 9.3 SYNTHESE VON REGELKREISEN 390 9.3.1 SPEZIFIKATIONEN 390 9.3.2 EINSTELLREGELN 394 9.3.3 MEHRSCHLEIFIGE REGELKREISE 396 10 SIMULATION 401 10.1 NUMERISCHE INTEGRATION 403 10.1.1 STABILITAET NUMERISCHER LOESUNGSVERFAHREN 405 10.1.2 MEHRSCHRITTVERFAHREN UND MODIFIZIERTE EINSCHRITTVERFAHREN 406 10.1.3 SCHRITTWEITENANPASSUNG 411 10.2 OBJEKTORIENTIERTE MODELLBILDUNG 412 10.2.1 BONDGRAPHEN 413 10.2.2 1 -PORT BAUELEMENTE 416 10.2.2.1 1-PORT R-ELEMENTE 416 10.2.2.2 1-PORT C-ELEMENTE 417 10.2.2.3 1-PORT L-ELEMENTE 418 10.2.2.4 1-PORT QUELLEN 419 10.2.3 2-PORT BAUELEMENTE 420 10.2.3.1 2-PORT TRANSFORMER 420 10.2.3.2 2-PORT GYRATOR 421 10.2.4 MULTI-PORTS 422 10.2.5 ERSTELLUNG VON MODELLEN KOMPLEXERER SYSTEME 424 X INHALT 10.3 SIMULATIONSSYSTEME 426 10.3.1 SIMULATIONSSPRACHEN 426 10.3.2 SIMULATION ELEKTRISCHER SCHALTUNGEN 427 10.3.3 SIMULATION MECHANISCHER SYSTEME 428 10.3.4 MODELLBESCHREIBUNG MIT BLOCKSCHALTBILD-EDITOREN 429 10.3.5 OBJEKTORIENTIERTE MODELLBILDUNG 433 10.3.5.1 20-SIM 434 10.3.5.2 CAMEL-VIEW 440 10.3.6 HARDWARE-IN-THE-LOOP, SOFTWARE-IN-THE-LOOP 442 10.3.6.1 HARDWARE-IN-THE-LOOP 442 10.3.6.2 SOFTWARE-IN-THE-LOOP 442 10.3.6.3 KOPPLUNG VON MODELLEN UND PROTOTYPEN 443 10.3.7 SIMULATIONSSYSTEME FUER INDUSTRIEROBOTER 443 11 MECHATRONISCHE SYSTEME 447 11.1 WANN IST DER EINSATZ DER MECHATRONIK SINNVOLL? 447 11.2 ENTWICKLUNG MECHATRONISCHER SYSTEME 450 11.2.1 BEISPIEL INVERTIERTES PENDEL 451 11.2.2 MODELLPARAMETRIERUNG UND REGLERAUSWAHL 455 11.2.3 REGLEROPTIMIERUNG 458 11.2.4 REALISIERUNG 459 11.3 MECHATRONISCHE TEILSYSTEME 461 11.3.1 MAGNETLAGER 461 11.3.2 ANTI-BLOCKIER-SYSTEM (ABS) UND PKW-ANTRIEBSSTRANG 466 11.3.2.1 PKW-ANTRIEBSSTRANG 466 11.3.2.2 ABS-SYSTEM 468 11.3.3 AKTIVES FAHRWERK 474 11.3.3.1 AKTIVE FEDERUNG MIT HYDROZYLINDER 475 11.3.3.2 AKTIVE FEDERUNG MIT HYDROZYLINDER UND AKTIVEM TILGER 477 11.3.4 OPTOMECHANISCHE BILDSTABILISIERUNG 480 11.3.4.1 BILDSTABILISIERUNG IM OBJEKTIV 481 11.3.4.2 GYROSKOPISCHER SENSOR 483 11.3.5 MECHATRONISCHE ANWENDUNGEN BEI INDUSTRIEROBOTERN 485 11.3.5.1 NACHFUEHREN EINES ROBOTERARMS AN EINER FREIFORMFLAECHE 486 11.3.5.2 HEXAPODENKONZEPT 491 11.4 FAHRRAD MIT AKTIVER NEIGETECHNIK 494 11.5 PNEUMATISCHER BEWEGUNGSSITZ 498 LITERATURVERZEICHNIS 505 SACHWORTVERZEICHNIS 509
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