Verfügbarkeit: Mechatronik

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Bibliographische Detailangaben
Titel:	Mechatronik Komponenten, Methoden, Beispiele ; mit 292 Bildern, 44 Tabellen und 80 ausführlich durchgerechneten Beispielen
Von:	Bodo Heimann, Amos Albert, Tobias Ortmaier, Lutz Rissing
Person:	Heimann, Bodo 1942- Verfasser aut Albert, Amos Ortmaier, Tobias Rissing, Lutz 1966-
Hauptverfassende:	Heimann, Bodo 1942- (VerfasserIn), Albert, Amos (VerfasserIn), Ortmaier, Tobias (VerfasserIn), Rissing, Lutz 1966- (VerfasserIn)
Format:	Elektronisch E-Book
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	München Fachbuchverlag Leipzig im Carl-Hanser-Verlag [2016]
Ausgabe:	4., überarbeitete und ergänzte Auflage
Schlagworte:	Mechatronik Lehrbuch
Online-Zugang:	https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 https://doi.org/10.3139/9783446445338 http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=028744242&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA
Zusammenfassung:	Die Mechatronik ist die Wissenschaft der intelligenten Verknüpfung von Lösungselementen der Fachgebiete Maschinenbau, Elektrotechnik/Elektronik und Informatik. Das Ziel der Mechatronik ist die vorgegebene Funktionalität eines Systems synergetisch unter Berücksichtigung von einschränkenden Randbedingungen möglichst optimal zu erreichen. Die Beispiele mechatronischer Systeme sind zahlreich: Fahrerassistenzsysteme im Kraftfahrzeug, Einrichtungen des aktiven Schwingungsschutzes, sensorgeführte Roboter, moderne Werkzeugmaschinen, mikromechanische Geräte der Medizintechnik und viele mehr. Dieses Lehrbuch und Nachschlagewerk beschreibt die Methoden zur Analyse mechatronischer Systeme und der verschiedenen Komponenten zu ihrer Synthese. Die Darstellung enthält Beiträge zur Sensorik und Aktorik, zur Signal- und Prozessdatenverarbeitung sowie zur Modellierung und Regelung mechatronischer Systeme. Das Buch richtet sich an Studierende des Maschinenbaus, der Elektrotechnik bzw. Elektronik, der Informatik und der Mechatronik an Technischen Universitäten und Hochschulen. Darüber hinaus dient es als Nachschlagewerk für den Ingenieur in der Praxis. Die 4. Auflage wurde weitreichend überarbeitet und um Beiträge zur Robotik, zu Automotive-Anwendungen, zur Mikrosensorik, zur videobasierten Regelung sowie zur Analyse und Synthese mechatronischer Systeme einschließlich der Behandlung von Implementierungsaspekten erweitert.
Beschreibung:	1 Online-Ressource (447 Seiten) Illustrationen
ISBN:	9783446445338
DOI:	10.3139/9783446445338

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adam_text	INHALT F L EINLEITUNG UND GRUNDBEGRIFFE . 13 1.1 GRUNDBEGRIFFE DER MECHATRONIK . 13 1.2 PROZESSANALYSE MECHATRONISCHER SYSTEME. 16 1.3 MODELLBILDUNG UND FUNKTIONSBEGRIFF IN DER MECHATRONIK . 21 1.4 ENTWURF MECHATRONISCHER SYSTEME. . . 24 1.5 GLIEDERUNG DES BUCHES. . . 27 0 AKTOREN . 29 2.1 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE DER AKTOREN. 30 2.2 AUFBAU UND WIRKPRINZIPIEN ELEKTROMAGNETISCHER AKTOREN. 34 2.2.1 GRUNDLAGEN ELEKTRODYNAMISCHER WANDLER. . . 35 2.2.2 BAUFORMEN ELEKTRODYNAMISCHER WANDLER . 39 2.2.3 GRUNDLAGEN ELEKTROMAGNETISCHER WANDLER . 43 2.2.4 BAUFORMEN ELEKTROMAGENTISCHER WANDLER. 46 2.2.5 AUSFUEHRUNGEN UND KENNDATEN ELEKTROMAGNETISCHER AKTOREN . 48 2.3 FLUIDISCHE AKTOREN. 51 2.3.1 GEGENUEBERSTELLUNG VON HYDRAULISCHEN UND PNEUMATISCHEN AKTOREN. 54 2.3.2 GRUNDLAGEN HYDRAULISCHER WANDLER. 55 2.3.3 AUSFUEHRUNGSFORMEN UND KENNDATEN HYDRAULISCHER AKTOREN . 59 2.4 NEUARTIGE AKTOREN. 62 2.4.1 GRUNDLAGEN PIEZOELEKTRISCHER WANDLER . 62 2.4.2 AUSFUEHRUNGSFORMEN UND KENNDATEN PIEZOELEKTRISCHER AKTOREN . 67 2.5 VERGLEICH AUSGEWAEHLTER AKTOREN . 68 0 SENSOREN . 71 3.1 EINFUEHRUNG UND BEGRIFFE . . 72 3.2 SENSOREN ZUR MESSUNG VON DEHNUNG, KRAFT, DREHMOMENT UND DRUCK . 80 3.2.1 SENSOREN ZUR MESSUNG VON DEHNUNGEN . 80 3.2.2 AUSWERTUNG VON DMS UND KRAFTMESSUNG . 84 3.2.3 WEITERE SENSOREN ZUR KRAFT- UND DRUCKMESSUNG . . 66 3.3 SENSOREN ZUR MESSUNG VON WEG- UND WINKELGROESSEN . 91 3.3.1 POTENTIOMETRISCHE VERFAHREN . 91 3.3.2 PHOTOELEKTRISCHE MESSGERAETE . 93 3.3.3 LAENGEN- UND WINKELMESSUNG DURCH NUTZUNG MAGNETISCHER PRINZIPIEN . 104 3.3.4 OPTISCHE TRIANGULATION . 113 3.4 GESCHWINDIGKEITS- UND WINKELGESCHWINDIGKEITSSENSOREN. 115 3.4.1 TACHOGENERATOREN . . 116 3.4.2 DREHRATENSENSOREN . 117 3.4.3 LASERVIBROMETER. 118 3.5 BESCHLEUNIGUNGS- UND WINKELBESCHLEUNIGUNGSSENSOREN . 119 3.5.1 BESCHLEUNIGUNGSSYSTEME BASIEREND AUF DEM FEDER-MASSE-PRINZIP . 119 3.5.2 FERRARIS-SENSOR . 123 3.5.3 BESCHLEUNIGUNGSSENSOR MIT MAGNETISCHER WANDLUNG. 123 3.5.4 WEITERE BESCHLEUNIGUNGSSENSORPRINZIPIEN. 124 3.6 SENSOREN ZUR MESSUNG VON TEMPERATUR UND STROEM UNG . 125 3.6.1 THERMISTOREN. 125 3.6.2 THERMOELEM ENTE. 128 3.6.3 SENSOREN ZUR STROEMUNGSMESSUNG: HITZDRAHTANEMOMETER. 129 3.7 AUSBLICK AUF WEITERE SENSOREN . 130 Q SIGNALVERARBEITUNG . 137 4.1 DARSTELLUNG VON SIGNALEN . 137 4.1.1 SIGNALKLASSEN . 137 4.1.2 VERTEILUNGS-UND VERTEILUNGSDICHTEFUNKTION . 139 4.1.3 SIGNALKENNWERTE UND SIGNALKENNFUNKTIONEN . 141 4.1.4 FORMFILTERSYNTHESE. 149 4.1.5 UEBERLAGERUNG VON SIGNALEN. 152 4.1.6 ZEITDISKRETE SIGNALE, PERIODISCHE ABTASTUNG . 156 4.1.7 NAEHERUNGSFORMELN UND RECHENVORSCHRIFTEN. 159 4.2 FILTERTECHNOLOGIEN . 164 4.2.1 FILTER ZUR SIGNALVERARBEITUNG . 164 4.2.2 FILTER ZUR ERZEUGUNG ZEITLICHER ABLEITUNGEN . 169 4.2.3 OPTIMALE FILTERUNG: KALMAN-FILTER. 173 4.2.4 ERWEITERUNGEN DES KALMAN-FILTERS . 179 Q PROZESSDATENVERARBEITUNG .185 5.1 BEGRIFFE DER ECHTZEITDATENVERARBEITUNG . 186 5.2 EREIGNISBEHANDLUNG. 187 5.3 MULTITASKING. 191 5.3.1 PROZESSZUSTAENDE. 191 5.3.2 TASK-EINPLANUNG UND SCHEDULINGSTRATEGIEN . 195 5.3.3 SYNCHRONISATION VON PROZESSEN. 200 5.3.4 SPEZIELLE HARDWARE-ARCHITEKTUREN . 207 5.4 ECHTZEITKONFORME NETZWERKE . 208 5.5 BEWERTUNG VON ECHTZEITSYSTEMEN . 211 0 MODELLBILDUNG VON MEHRKOERPERSYSTEMEN.215 6.1 KINEMATIK VON MEHRKOERPERSYSTEMEN . 217 6.1.1 KOORDINATENSYSTEME UND KOORDINATENTRANSFORMATIONEN . 217 6.1.2 BEISPIELE FUER ROTATIONSMATRIZEN (DREHMATRIZEN) . 220 6.1.3 HOMOGENE KOORDINATEN UND HOMOGENE TRANSFORMATIONEN . 223 6.1.4 MECHANISCHE ERSATZSYSTEME MIT BAUMSTRUKTUR . 227 6.1.5 DIREKTE UND INVERSE KINEMATIK. 230 6.1.6 DIFFERENTIELLE KINEMATIK UND JACOBI-MATRIX . 234 6.2 KINETIK VON MEHRKOERPERSYSTEMEN. 237 6.2.1 GRUNDGLEICHUNGEN FUER DEN STARREN KOERPER. 239 6.2.2 NEWTON-EULER-METHODE. 243 6.2.3T LAGRANGE*SCHE METHODE . 247 Q SYSTEM BESCHREIBUNG.253 7.1 LINEARE, ZEITINVARIANTE SYSTEME . 253 7.1.1 KLEMMENMODELL . 254 7.1.2 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG. 257 7.1.3 STABILITAETSBEGRIFF. 262 7.1.4 STABILITAETSKRITERIEN - SYSTEMMATRIX . 265 7.1.5 STABILITAETSKRITERIEN - UEBERTRAGUNGSFUNKTION . 268 7.2 MODELLVEREINFACHUNG UND -REDUKTION. 273 7.2.1 APPROXIMATION . 274 7.2.2 LINEARISIERUNG. 277 7.2.3 ORDNUNGSREDUKTION. 281 7.3 PARAMETER- UND SYSTEMIDENTIFIKATION. 266 7.3.1 EINFUEHRUNG IN SCHAETZPROBLEME . 287 7.3.2 PROZESS ZUR IDENTIFIKATION. 291 7.3.3 IDENTIFIKATION PARAMETRISCHER, LINEARER, ZEITDISKRETER SYSTEME . 293 7.4 ASPEKTE DER IDENTIFIKATION IN DER PRAXIS. 301 7.4.1 DATENVORVERARBEITUNG. 301 7.4.2 BESTIMMUNG DER MODELLORDNUNG. 302 7.4.3 IDENTIFIZIERBARKEIT UND ANREGUNG. 307 7.4.4 IDENTIFIKATION IM GESCHLOSSENEN REGELKREIS . 311 7.4.5 IDENTIFIKATION KONTINUIERLICHER SYSTEME. 313 7.4.6 PARAMETERIDENTIFIKATION MECHATRONISCHER SYSTEME.317 Q REGELUNG . 321 8.1 ENTWURFSZIELE UND GRUNDLAGEN . 322 8.1.1 BEWERTUNGSKRITERIEN. 323 8.1.2 EMPFINDLICHKEITSFUNKTIONEN UND ENTWURFSLIMITIERUNGEN . 326 6.2 KLASSISCHE REGELUNG LINEARER SYSTEME . 336 8.2.1 PID-REGLER. 336 6.2.2 AUSLEGUNGSVERFAHREN. 338 6.3 ZUSTANDSREGELUNG. 344 8.3.1 EINFUEHRUNG IN DIE ZUSTANDSREGELUNG. 344 8.3.2 BEOBACHTER UND BEOBACHTERGESTUETZTE REGELUNG. 348 6.4 OPTIMALE UND ROBUSTE REGELUNG. 353 8.4.1 OPTIMALE REGELUNG MIT QUADRATISCHEM GUETEM ASS . 354 8.4.2 ROBUSTE REGELUNG -REGELUNG) . 361 8.5 DIGITALE REGELUNG (ABTASTREGELUNG). 369 8.5.1 ZEITDISKRETE SYSTEMBESCHREIBUNG. 370 8.5.2 ENTWURF UND IMPLEMENTIERUNG DIGITALER REGELUNGEN . 382 6.6 AUSBLICK: WEITERE REGELUNGSVERFAHREN . 396 Q BEISPIELE MECHATRONISCHER SYSTEM E.399 Q MATHEMATISCHE G RUNDLAGEN. 403 A.1 INTEGRALTRANSFORMATIONEN. 403 A.1.1 LAPLACE-TRANSFORMATION. 403 A.1.2 FOURIER-TRANSFORMATION. 404 A.1.3 X -TRANSFORMATION . 406 A.1.4 KORRESPONDENZTABELLEN UND DEREN ANWENDUNG . 407 A.2 MATRIZENRECHNUNG. 409 A.2.1 BEGRIFFE UND EINFACHE RECHENREGELN. 409 A.2.2 EIGENWERTE, EIGENVEKTOREN. 410 A.2.3 AEHNLICHKEITSTRANSFORMATION (HAUPTACHSENTRANSFORMATION) . 411 A.2.4 N ORM EN. 412 A.2.5 LINEARE GLEICHUNGSSYSTEME UND SINGULAERWERTZERLEGUNG . 414 A.3 LINEARE, ZEITINVARIANTE DYNAMISCHE SYSTEME . 416 FORMELZEICHEN UND ABKUERZUNGEN.419 LITERATUR. 427 INDEX .437
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Das Ziel der Mechatronik ist die vorgegebene Funktionalität eines Systems synergetisch unter Berücksichtigung von einschränkenden Randbedingungen möglichst optimal zu erreichen. Die Beispiele mechatronischer Systeme sind zahlreich: Fahrerassistenzsysteme im Kraftfahrzeug, Einrichtungen des aktiven Schwingungsschutzes, sensorgeführte Roboter, moderne Werkzeugmaschinen, mikromechanische Geräte der Medizintechnik und viele mehr. Dieses Lehrbuch und Nachschlagewerk beschreibt die Methoden zur Analyse mechatronischer Systeme und der verschiedenen Komponenten zu ihrer Synthese. Die Darstellung enthält Beiträge zur Sensorik und Aktorik, zur Signal- und Prozessdatenverarbeitung sowie zur Modellierung und Regelung mechatronischer Systeme. Das Buch richtet sich an Studierende des Maschinenbaus, der Elektrotechnik bzw. Elektronik, der Informatik und der Mechatronik an Technischen Universitäten und Hochschulen. Darüber hinaus dient es als Nachschlagewerk für den Ingenieur in der Praxis. Die 4. Auflage wurde weitreichend überarbeitet und um Beiträge zur Robotik, zu Automotive-Anwendungen, zur Mikrosensorik, zur videobasierten Regelung sowie zur Analyse und Synthese mechatronischer Systeme einschließlich der Behandlung von Implementierungsaspekten erweitert.</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Mechatronik</subfield><subfield code="0">(DE-588)4238812-0</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="655" ind1=" " ind2="7"><subfield code="0">(DE-588)4123623-3</subfield><subfield code="a">Lehrbuch</subfield><subfield code="2">gnd-content</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="0" ind2="0"><subfield code="a">Mechatronik</subfield><subfield code="0">(DE-588)4238812-0</subfield><subfield code="D">s</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="0" ind2=" "><subfield code="5">DE-604</subfield></datafield><datafield tag="700" ind1="1" ind2=" "><subfield code="a">Albert, 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