Modellbildung und Simulation dynamischer Systeme

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1 Modellbildung und Simulation dynamischer Systeme Eine Sammlung von Simulink-Beispielen von Prof. Helmut E. Scherf 3.,verbesserte und erweiterte Auflage Oldenbourg Verlag München Wien

2 1 Einleitung Modellbildung und Simulation Zum Gebrauch des Buches 3 2 Lösen von Dgl mit Simulink Beispiel Beispiel Mechanische Systeme Fallschirmspringer Aufstellen der Bewegungsgleichung Analytische Lösung der Bewegungsgleichung Simulation des Fallschirmsprungs Stick-Slip-Effekt Aufstellen der Bewegungsgleichung Simulation des Stick-Slip-Effektes Kupplungsvorgang einer Reibkupplung Aufstellen der Bewegungsgleichung Analytische Lösung der Bewegungsgleichung Berechnung des inneren Reibmomentes MR in der Kupplung Berechnung der erforderlichen Anpresskraft FK Berechnung der in Wärme umgewandelten Reibarbeit Simulation des Kupplungsvorganges Bremsvorgang eines PKW ohne und mit ABS Aufstellen der Bewegungsgleichungen Simulation des Bremsvorganges ohne ABS Simulation des Bremsvorganges mit ABS Beschleunigungsvorgang eines PKW Aufstellen der Bewegungsgleichung Simulation des Beschleunigungsvorganges Fallversuch Aufstellen der Bewegungsgleichung Simulation und Vergleich mit einer Messung 38

3 X 3.7 Tilger Aufstellen der Bewegungsgleichung Simulation Doppelpendel Aufstellen der Bewegungsgleichung Simulation 48 4 Hydrodynamische Systeme Füllen eines kegelförmigen Behälters Aufstellen der Differenzialgleichung Simulation Industriestoßdämpfer Aufstellen der Bewegungsgleichung Simulation zur Ermittlung des Bohrungsabstandes Simulation mit diskreten Bohrungen Füllstandsregelung eines Viertanksystems Ermittlung des Pumpenkennfeldes Aufstellen der Differenzialgleichungen Bestimmung der Drosselquerschnitte Simulation und Messung des ungeregelten Systems Experimenteller Reglerentwurf Führungsverhalten des Regelkreises Störverhalten des Regelkreises Schlingerdämpfung Aufstellen der Differenzialgleichungen Simulation Erweitertes Modell Simulation 82 5 Thermodynamische Systeme Aufheizen eines Werkstückes in einem Glühofen Aufstellen der Differenzialgleichung Simulation der Werkstücktemperatur Temperaturverlauf eines Glühfadens Aufstellen der Differenzialgleichung Berechnung der stationären Temperatur Simulation des Temperaturverlaufs Ottomotor Berechnung des Kompressionsvolumens Berechnung der zugeführten Wärmemenge Modellierung des Brennverlaufs Aufstellen der Differenzialgleichung Simulation 99

4 XI 5.4 Wärmetauscher Aufstellen der Differenzialgleichung Berechnung der stationären Werte Simulation des ungeregelten Systems Experimenteller Reglerentwurf Führungs- und Störverhalten Instationärer Wärmetransport Aufstellen der Differenzialgleichungen Simulation Elektrische Systeme Drehzahlregelung eines DC-Motors Aufstellen der Differenzialgleichungen Bestimmung der Systemparameter Simulation und Messung der Sprungantwort des DC-Motors Entwurf des Drehzahlreglers Simulation des Führungsverhaltens Simulation des Störverhaltens Drehstromgenerator Aufstellen der Differenzialgleichung Simulation des Generators Hubmagnetsystem Aufstellen der Differenzialgleichungen Simulation des Hubmagneten Heben einer Last Aufstellen der Bewegungsgleichung Simulation des Hubwerkes Weglose Waage Aufstellen der Differenzialgleichungen Berechnung der stationären Werte Berechnung des Ubertragungsverhaltens der Waage Simulation ohne Regelung Simulation mit Regelung Regelungstechnische Experimente Füllstandsregelung Beschreibung des Versuchsaufbaus Modellbildung Bestimmung der Systemparameter Offenes System Geschlossener Regelkreis 162 i

5 XII 7.2 Temperaturregelung Beschreibung des Versuchsaufbaus Messung der Sprungantwort Systemidentifikation Reglerentwurf Blockschaltbild Führungs- und Störverhalten Positionsregelung Beschreibung des Versuchsaufbaus Modellbildung Bestimmung der Parameter KL und Ky Offenes System Geschlossener Regelkreis 177 Literaturverzeichnis 181 Index 183