Systementwurf mechatronischer Systeme

In diesem Lehrbuch werden grundlegende methodische Ansätze für den modellbasierten Systementwurf von mechatronischen Systemen in systematischer und geschlossener Form dargestellt. Der vorgestellte Methodenkanon umfasst domänenneutrale Methoden zur Modellbildung und Verhaltensanalyse: Multidomänenmodellierung (energie-/tor-/signalbasiert), Simulationstechnik (ODE-/DAE-/Hybride-Systeme), robuste Regelungsansätze, stochastische Verhaltensanalyse und quantitative Entwurfsbewertung über Systembudgets. Den Modellkanon bilden analytische Verhaltensmodelle für wichtige physikalisch-technische Domänen der mechatronischen Funktionsrealisierung, wie Mehrkörperdynamik, digitale Informationsverarbeitung und elektromechanische Wandler. Aufbauend auf dem Modellansatz eines technologieunabhängigen generischen mechatronischen Elementarwandlers werden elektrostatische, piezoelektrische, elektromagnetische und elektrodynamische Wandler bis hin zu technischen Ausführungsformen konkretisiert. Mehr als 50 durchgerechnete Entwurfsbeispiele demonstrieren anschaulich die dargestellten Methoden und Konzepte und unterstützen das Selbststudium.

Inhalt
Elemente der Modellbildung.- Simulationstechnische Aspekte.- Funktionsrealisierung Mehrkörperdynamik.- Funktionsrealisierung Mechatronischer Elementarwandler.- Funktionsrealisierung Elektrostatische Wandler.- Funktionsrealisierung Piezoelektrische Wandler.- Funktionsrealisierung Wandler mit elektromagnetischer Wechselwirkung.- Funktionsrealisierung Digitale Informationsverarbeitung.- Regelungstechnische Aspekte.- Stochastische Verhaltensanalyse.- Entwurfsbewertung Systembudgets.