Modellierung und Simulation technischer Systeme

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Silvia Beltz
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1 Reiner Nollau Modellierung und Simulation technischer Systeme Eine praxisnahe Einführung 4y Sprin ger

Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Methodik der Modellermittlung und Modellbehandlung 3 2.1 Bausteine der Modelle 3 2.2 Werkzeuge 4 2.2.1 Die Übertragungsrunktion 5 2.2.2 Das Blockschaltbild 7 2.2.3 Die Simulation 13 2.

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Methodik der Modellermittlung und Modellbehandlung Bausteine der Modelle Werkzeuge Die Übertragungsrunktion Das Blockschaltbild Die Simulation Systematik der Modellermittlung Die Modellbehandlung Zusammenfassung 20 3 Lineare Modelle technischer Systeme mit Verzögerung 2. Ordnung Elektrischer Reihenschwingkreis Erarbeitung Blockschaltbild Gesammbertragmgsfunktion Einfaches Feder-Masse-System Erarbeitung Blockschaltbild Gesamtübertragungsfunktion Permanentmagneterregter Gleichstrommotor Erarbeitung des Blockschaltbildes Die Gesamtfunktion Einfacher Hydraulikantrieb Erarbeitung Blockschaltbild Die Gesamtfunktion im Bildbereich Heizplatte Erarbeitung Blockschaltbild Gesamtübertragungsfunktion Zwei verbundene offene Flüssigkeitsbehälter Erarbeitung Blockschaltbild Die Gesamtübertragungsfunktion Zusammenfassung 56 4 Technische Systeme mit typischen Nichtlinearitäten Feder-Masse-Systeme mit nichtlinearen Reibungs- und Federcharakteristika Fallende Kugel 58

VIII Inhaltsverzeichnis 4.1.2 Feder-Masse-System mit unterschiedlichen Reibkraftmodellen 61 4.1.3 Feder-Masse-System mit zwei Massen und Anschlag zum Schutz einer Feder 67 4.1.4 Feder-Masse-System mit Reibungskopplung und Ritzel-Zahnstange- Kopplung 74 4.

3 VIII Inhaltsverzeichnis Feder-Masse-System mit unterschiedlichen Reibkraftmodellen Feder-Masse-System mit zwei Massen und Anschlag zum Schutz einer Feder Feder-Masse-System mit Reibungskopplung und Ritzel-Zahnstange- Kopplung Elektromagneterregter Drehschwinger Erarbeitung des Blockschaltbildes Simulationsläufe Hydraulikantrieb mit typischen Nichtlinearitäten Erarbeitung der Blockschaltbilder Simulationsläufe Drehfeldmotoren Asynchronmotor (ASM) Elektronisch kommutierter Motor (ECM) Zusammenfassung Schaltungen mit Operationsverstärkern Allgemeines Modell von Schaltungen mit Operationsverstärkern Nicht invertierender Verstärker Tiefpass als Beispiel einer invertierenden Beschattung Differenzverstärker Astabiler Multivibrator Wien-Oszillator Zusammenfassung Thermodynamische Systeme Allgemeines geschlossenes thermodynamisches System Allgemeines offenes thermodynamisches System Druckflüssigkeitsspeicher als geschlossenes thermodynamisches System Erarbeitung des Blockschaltbildes Simulationsläufe zur Verifizierung des Modells Arbeitszylinder der Pneumatik als offenes thermodynamisches System Erarbeitung des Blockschaltbildes Simulationslauf Stirlingmotor mit Verdränger Wirkprinzip von Stirlingmotoren Erarbeitung des Blockschaltbildes Simulationslauf Stirlingmotor mit Arbeitszylinder und Kompressionszylinder Erarbeitung des Blockschaltbildes Simulationslauf Zusammenfassung 173

Inhaltsverzeichnis IX 7 Wanderwellen in Leitungen 175 7.1 Wanderwellen in elektrischen Leitungen 175 7.1.1 Erarbeitung des Blockschaltbildes 175 7.1.2 Simulationslauf. 177 7.

4 Inhaltsverzeichnis IX 7 Wanderwellen in Leitungen Wanderwellen in elektrischen Leitungen Erarbeitung des Blockschaltbildes Simulationslauf Wanderwellen in Flüssigkeitsleitungen Erarbeitung des Blockschaltbildes Simulationsläufe Zusammenfassung Geregelte Systeme Stehendes Pendel Modell des Antriebs Modell des Mehrmassensystems Laufkatze-Pendel Das Modell des Wirkungskreises Antrieb-Laufkatze Das Modell des Regelkreises Die Simulation des Regelkreisverhaltens Lagegeregelter elektrohydraulischer Antrieb mit Vierkantensteuerung Modell der Regelstrecke Wegsensor, Regler, Verstärker Das Verhalten des Regelkreises Bahnsteuerung eines elektrohydraulisch angetriebenen Rundtisches Modell des Mehrmassensystems Modelle der Antriebe Das Gesamt-Modell des Rundtisches Das Verhaltendes Gesamtsystems Punkt-zu-Punkt-Steuerung eines Luftschiffes Ermittlung des Blockschaltbildes eines ferngesteuerten Luftschiffes Verhalten eines ferngesteuerten Luftschiffes Die Regelung des Luftschiffes in der x-y-ebene Temperaturregelung eines Trockenschrankes Ermittlung von Blockschaltbildern der Regelstrecke Simulation des Streckenverhaltens Das Modell und das Verhalten der Regelung Mooringregelung Ermittlung von Blockschaltbildern Simulation des Regelverhaltens Zusammenfassung 270

5 X Inhaltsverzeichnis Anhang A: Bausteine der Modellierung 271 Anhang B: PT2-Glied und DT2-Glied 276 Literaturverzeichnis 279 Sachverzeichnis 283

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