Dokument-Version: 4.001.03.2021pre

Fakultät Ingenieurwissenschaften

Masterstudiengang (EIM) - Elektrotechnik und Informationstechnik

Simulationsgestützter Entwurf mechatronischer Systeme

Kennzahl 8420

Dozententeam

Pflichtmodul 8420

verantwortlich: Prof. Dr.-Ing. Markus Krabbes
Prof. Dr.-Ing. Jens Jäkel
Regelsemester Sommersemester 2. Semester (jährlich)
Leistungspunkte *) 5   (Wichtung der LP =5)
Unterrichtssprache Deutsch
Arbeitsaufwand Vorlesung-Präsenz: 56 h; Vorlesung-Nacharbeit: 54 h; Projekt-Präsenz: 7 h; Projekt-Nacharbeit: 32 h;
Voraussetzungen für die Teilnahme Kenntnisse/Fähigkeiten: Grundlagen der Systemtheorie und Regelungstechnik (Bachelor); Simulationstechnik, Verwendung von MATLAB/Simulink.
Lernziel/ Kompetenz Ziel: Vermittlung von vertieftem und erweitertem Fachwissen in der Mechatronik, insbesondere zur Integration und Verwendung der Simulationstechnik im mechatronischen Entwicklungsprozess.

Fach- und methodische Kompetenz: Befähigung, mechatronische Modellierungs-, Berechnungs-, Entwurfs- und Testmethoden sowie Softwarewerkzeuge anzuwenden, zu bewerten und weiterzuentwickeln; hier: Mechatronik begreift sich in erster Linie als interdisziplinärer Entwicklungsprozess. Das Verständnis dieser Vorgehensweise ist die Grundlage für die effiziente Realisierung komplexer und hochintegrierter Systeme.

Einbindung in die Berufsvorbereitung: Der Einsatz von Simulationstools bestimmt die berufliche Tätigkeit eines an mechatronischen Entwicklungen beteiligten Ingenieurs. Die sich immer weiter verkürzenden Produktzyklen insbesondere im Automobil- und Maschinenbau zwingen zu einer immer höheren Durchdringung von Entwicklungsprozessen mit Simulationstechnik, die nicht nur zum Entwurf, sondern auch zur Implementierung und Validierung eingesetzt wird.
Inhalt 1. Modellierung

1. Überblick Methoden und Werkzeuge der Modellbildung; 2. Multidisziplinäre Modellierung physikalischer Systeme; 2.1 Grundelemente: Allgemeine Beschreibung und Konkretisierung für die physikalischen Domänen; 2.2 Netzwerkorientierte Modellierung; 2.3 Modellierungsansätze der Mechanik (Lagrangesche und Hamiltonsche Methode) 2.4 Objektorientierte Modellierung 3. Differential-Algebraische Gleichungssysteme 4. Parameteridentifikation in dynamischen Systemen

2. Rapid Control Prototyping

1. Simulationssysteme zur grafischen Programmierung; 2. Hardware-in-the-Loop Simulation und Nutzerspezifische Erweiterungen; 3. Objektorientierte Gesamtsimulation mechatronischer Systeme

Prüfungsvorleistungen PVB (Belegarbeit)
Studien- und Prüfungsleistungen
Lehreinheiten SWS Prüfungsleistung Wichtung
V P
Modellierung 2 0 (PR 30 min) 5
Rapid Control Prototyping 2 1
Gemeinsame Prüfung
Medienformen Tafel, Overheadprojektor, Beispielentwürfe und -simulation
Literatur Cellier: Continuous System Simulation, 2006;

Abel, D.; Bolling, A.: Rapid Control Prototyping,Springer, 2006;

Fabien, B.: Analytical System Dynamics,2009;

Karnopp, D.C. et al.: System Dynamics: Modeling and Simulation of Mechatronic Systems,J. Wiley, 2006;

Fritzson: Principles of Object-Oriented Modeling and Simulation 2004;

Balas, R.G.: Elektromechanische Systeme der Mikrotechnik und Mechatronik,Springer, 2009;

Grabow, J.: Verallgemeinerte Netzwerke in der Mechatronik,2013;

Isermann, R.: Mechatronische Systeme,Springer, 2008;

Angermann/Beuschel/Rau/Wohlfarth: MATLAB-Simulink–Stateflow, 2005 VDI-Richtlinie 2206;

Isermann, R.; Münchhof, M.: Identification of Dynamic Systems,Springer, 2011;

Janschek, K.: Systementwurf mechatronischer Systeme,Springer, 2009;

Verwendbarkeit Das Modul ist im Masterstudiengang Elektrotechnik und Informationstechnik verwendbar.