Simulationstechnik im Maschinenbau

  Urheberrecht: © Manuel Brüderlin

Die Vorlesung Simulationstechnik ist eine Pflichtvorlesung im vierten Semester des Bachelor-Studiengangs Maschinenbau

 

Dozenten

CATS-Teil: Prof. Marek Behr, Ph.D.

Inhalt

Das Modul Simulationstechnik vermittelt grundlegende Fähigkeiten zum selbstständigen Lösen von Simulationsproblemen. Dazu gehört zum Einen das Erstellen von mathematischen Modellen und zum Anderen die Anwendung eines Simulators auf das erstellte mathematische Modell. Die Lösung von Simulationsproblemen wird anhand eines Ablaufschemas diskutiert, von dem einzelne Schritte im Detail betrachtet werden. Hierbei stellt sich beispielsweise die Frage, wie ein technisches System abstrahiert und mit Hilfe von mathematischen Gleichungen repräsentiert werden kann. Im Verlauf der Vorlesung werden auch einige kommerziell verfügbare Simulationswerkzeuge vorgestellt und aus Nutzersicht diskutiert.

Das Modul beinhaltet die Vorlesung und die Übungen, jeweils mit 3 SWS. Es umfasst 6 ECTS-Punkte.

Themen

• AVT-Teil:
  • Das zeitkontinuierliche Zustandsraumkonzept
  • Kontinuierliche lineare und nichtlineare Systeme
  • Differential-algebraische Systeme
  • Systeme mit diskretem Verhalten
  • Modellierung strukturierter, elektrischer, mechanischer und thermodynamischer Systeme
  • Parametereinfluss und Parameterschätzung
• CATS-Teil:
  • Finite Differenzen
  • Finite Elemente
  • Finite Volumen
  • Fehler

Literatur

1. Bruns, M. (1991). Systemtechnik. Methoden zur interdisziplinären Systementwicklung. Springer. Berlin.
   
2. Föllinger, Franke (1982). Einführung in die Zustandsbeschreibung dynamischer Systeme. Oldenbourg Verlag.
   
3. Angermann, A., M. Beuschel, M. Rau und U. Wohlfarth (2004). Matlab - Simulink - Stateflow . Oldenbourg Verlag.
   
4. Zeigler, B. P., H. Praehofer und T.G. Kim (2000): Theory of Modeling and Simulation , 2nd Edition, Academic Press, San Diego.
   
5. Blaß, E. (1997). Entwicklung verfahrenstechnischer Prozesse . Springer. Berlin.
   
6. Schmidt, G. (1980). Simulationstechnik. R. Oldenbourg. München.
   
7. Fritzson, P. (2004) Object-Oriented Modeling and Simulation with Modelica 2.1 . IEEE Press, Piscataway (USA).
   
8. Patzak, G. (1982). Systemtechnik - Planung komplexer innovativer Systeme . Springer. Berlin.
   
9. Zeigler, B.P. (1984). Multi-facetted Modeling and Discrete Event Simulation. Academic Press. London.
   
10. Quarteroni, A., Saleri, F. (2006). Wissenschaftliches Rechnen mit MATLAB .
    
11. Knabner, P., Angermann, L. (2000). Numerik partieller Differentialgleichungen .

Prüfung

Schriftliche Klausur. Bonuspunkte können in den Laborübungen erhalten werden.