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Verallgemeinerte Netzwerke in der Mechatronik

AutorJörg Grabow
VerlagDe Gruyter Oldenbourg
Erscheinungsjahr2013
Seitenanzahl300 Seiten
ISBN9783486719826
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis29,80 EUR
Ausgehend vom Selbstverständnis der Mechatronik - der Verkoppelung unterschiedlicher physikalischer Teilsysteme - wird eine Theorie der Mechatronik auf Basis des Energieflusses entwickelt. Darauf aufbauend erfolgt die Modellbildung in den unterschiedlichen physikalischen Teilgebieten wie der Mechanik, Elektrotechnik, Pneumatik, Hydraulik und Thermodynamik sowie die Beschreibung der gegenseitigen Verkopplungen. Weiterhin werden netzwerktheoretische Methoden zur vereinheitlichten Simulation verschiedenster mechatronischer Systeme vorgestellt.

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Inhaltsverzeichnis
1 Einführung und Grundbegriffe11
1.1 Begriff des mechatronischen Systems11
1.2 Bedeutung der Energie12
1.3 Fundamentalgrößen15
1.4 Konstitutive Gesetze19
1.5 Energieumformungen21
1.5.1 Umformungen mit linearen Ersatzelementen22
1.5.2 Umformungen mit nichtlinearen Ersatzelementen25
2 Mechatronische Bauelemente31
2.1 Mechatronische Grundelemente31
2.1.1 Flussleiter und Knoten32
2.1.2 2n-Pole33
2.1.3 Lineare Zweipole34
2.1.4 Fluss- und Potentialquellen35
2.2 Speicherelemente38
2.2.1 Ideale Kapazitäten (P-Speicher)38
2.2.2 Reale Kapazitäten (P-Speicher mit Verlusten)39
3 Physikalische Teilsysteme47
3.1 Mechanische Systeme47
3.1.1 Der Impuls als Primärgröße48
3.1.2 Die Masse als Primärgröße (schwere Masse)68
3.1.3 Der Drehimpuls als Primärgröße84
3.1.4 Mechatronische Wandler in der Mechanik96
3.2 Fluidmechanische Systeme103
3.2.1 Hydraulik103
3.2.2 Pneumatik123
3.3 Thermische Systeme131
3.4 Elektromagnetische Systeme143
3.5 Energieschema für feldartige Größen159
4 Gekoppelte mechatronische Systeme163
4.1 Grundlagen mechatronischer Wandler163
4.2 Mechatronische Wandler – Elementarwandler165
4.3 Mechatronische Zweitore166
4.3.1 Zweitore166
4.3.2 Zweitore in Matrixform167
4.4 Eigenschaften mechatronischer Zweitore169
4.4.1 Reziprozität169
4.4.2 Umrechnungen mechatronischer Zweitore (Matrixformen)173
4.4.3 Übertragungseigenschaften eines Transformators A(T)177
4.4.4 Übertragungseigenschaften eines Gyrators A(G)181
4.4.5 Übertragungseigenschaften aktiver Bauelemente185
4.4.6 Isomorphe Netzwerke – Größenwertbeziehungen186
4.4.7 Kombinationen von Zweitoren190
4.4.8 Ersatzschaltungen mechatronischer Wandler197
4.4.9 Der optimale Wirkungsgrad mechatronischer Wandler200
5 Wandlerprinzipien207
5.1 Elektromechanische Wandler209
5.1.1 Elektrodynamische Wandler210
5.1.2 Elektromagnetische Wandler217
5.2 Elektrische Wandler224
5.2.1 Piezoelektrische Wandler224
5.2.2 Elektrostatische Wandler230
5.3 Fluidmechanische Wandler233
Radialturbine234
5.4 Impulswandler236
5.5 Elektrothermische Wandler238
5.6 Reziprozitätsformen242
5.6.1 Der thermoelektrischer Wandler in Reziprozitätsform245
5.6.2 Der piezoelektrische Wandler in Reziprozitätsform245
5.6.3 Der Gleichstrommotor in Reziprozitätsform246
5.6.4 Allgemeine mechatronische Wandler in Reziprozitätsform247
Literaturverzeichnis249
A Legendre Transformation251
B Zweitormatrizen255
B.1 Umrechnungen von Zweitormatrizen255
B.2 Belevitchformen256
B.3 Übertragungseigenschaften eines idealen Transformators257
B.4 Übertragungseigenschaften eines idealen Gyrators258
C Elementarzweitore259
C.1 Schaltungen und Tormatrizen259
Sachverzeichnis263

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