Modellieren und Simulation MECE1 4 M 64 72 de de Bachelor

Dieses Modul hat zum Ziel, die Studierenden in die Grundlagen der Modellierung und Simulation mechatronischer Systeme einzuführen und sie zu befähigen, das Verhalten einfacher mechatronischer Systeme zu berechnen und zu verifizieren.

Das Modul besteht aus den beiden Kursen:

Diese sind bei den einzelnen Kursen aufgeführt.

Wird am Anfang des Moduls bekannt gegeben

 E ja Roland Hungerbühler roland.hungerbuehler@bfh.ch hlr2 Fritz Bircher fritz.bircher@bfh.ch bhf1 Fritz Bircher fritz.bircher@bfh.ch bhf1 29. November 2010 Modellieren

Am Ende dieses Kurses sollten die Studierenden in der Lage sein, ...

Wissen

  • das grundlegende dynamische Verhalten unterschiedlicher Schwinger zu identifizieren und beschreiben
  • Ansatz von Lagrange zur Modellierung mechanischer Systeme anwenden zu können

Fertigkeiten

  • Ein einfaches mechatronisches System zu modellieren und dessen dynamisches Verhalten aufzuzeigen
  • Werkzeuge für Modellbildung effizient und effektiv anzuwenden

Kompetenzen

  • zu bewerten, für welche Aufgabenstellung eine vorgängige Simulation sinnvoll ist
  • Grenzen der Vorhersagbarkeit dynamischen Systemverhaltens durch Simulationen kritisch abzuschätzen

In diesem Kurs werden die folgenden Themen und Inhalte behandelt:

  • Grundlagen und Vorgehensweise bei der Modellierung - Modellierungsansätze nach Newton und nach Lagrange
  • Erstes mechatronisches Modell: Gleichstrommotor mit Zahnriemenantrieb
  • Parameter- und selbsterregte Schwinger, nichtlineare Systeme
  • Zweites mechatronisches Modell: Linearschwingförderer oder Reibschwinger

Der Kurs hat zum Ziel, die Studierenden zu befähigen, einfache mechatronische Systeme zu modellieren und in Matlab abzubilden sowie das dynamische Verhalten dieser Systeme zu analysieren, zu interpretieren und mit Messungen zu verifizieren.

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Die Qualifikation im Kurs Modellieren wird durch eine Gruppenarbeit erarbeitet. Der Umfang der Arbeit entspricht ca. 30 Stunden pro Studierende. Die Bewertung geht zu 50% in die Modulqualifikation ein. 

Isermann R.: Mechatronische Systeme, Springer Verlag, 2. Aufl., 2008, 3-540-32336-8
Einführung in die Modellierung grundlegender elektrische und mechanische Komponenten und einfacher Systeme

Dresig H.: Schwingungen mechanischer Antriebssysteme, Springer Verlag, 2. Aufl., 2005, 3-540-26024-2
Schwingungsverhalten komplexer elektro-mechanischer Systeme

Zirn O., Weikert S.: Modellbildung und Simulation hochdynamischer Fertigungssysteme, Springer Verlag, 2005, 3-540-25817-5 
Technische Beispiele mit Simulationslösungen in Matlab 

Frontalunterricht

Fallstudien

Experimente

 Vorlesung mit Übung Simulation

Am Ende dieses Kurses sollten die Studierenden in der Lage sein, ...

Wissen

  • die Möglichkeiten und Grenzen numerischer Simulation zu erkennen
  • geeignete Simulationstools für mechatronische Teilprobleme zu benennen

Fertigkeiten

  • einfache mechatronische Systeme zu simulieren und zu verifizieren
  • Werkzeuge für numerische Simulation effizient und effektiv anzuwenden

Kompetenzen

  • zu bewerten, für welche Aufgabenstellung eine Simulation sinnvoll ist
  • Grenzen der Vorhersagbarkeit dynamischen Systemverhaltens durch Simulationen kritisch abzuschätzen

In diesem Kurs werden die folgenden Themen und Inhalte behandelt:

Grundlagen und Vorgehensweise

  • Anhand eines einfachen Beispiels werden die Tools im Klassenverband eingeführt
  • An einem anspruchsvolleren Beispiel wird methodisch die Vorgehensweise gezeigt, wobei die Studierenden bereits Teilaufgaben individuell lösen

Möglichkeiten und Grenzen der Simulation

  • In einem komplexen Kleinprojekt, welches von jedem Studierenden individuell erarbeitet wird, werden schliesslich die Möglichkeiten, aber auch die Grenzen der Simulation aufgezeigt

Praktische Anwendungen

  • Zu jedem Beispiel existiert ein reales System, mit dem die Simulation jeweils verglichen werden kann.

 

Der Kurs hat zum Ziel, die Studierenden zu befähigen, die einzelnen Teile mechatronischer Systeme (Mechanik, Elektronik, Steuerung/Regelung) mit Hilfe moderner Tools nachzubilden, zum Gesamtsystem zusammenzufassen, zu simulieren und zu verifizieren.

 

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Wird am Anfang des Moduls bekannt gegeben