LFU:online

Nach Abschluss dieser Vorlesung sind Sie in der Lage:

• den interdisziplinären Charakter mechatronischer Systeme zu verstehen und zu verstehen, wie mechanische, elektrische und regelungstechnische Prinzipien integriert werden, um mechatronische Systeme zu entwerfen und zu entwickeln.
• die Prinzipien der Magnetik und ihre Anwendung in mechatronischen Systemen zu verstehen und sie für den Entwurf und die Entwicklung eines mechatronischen Systems anzuwenden.
• Ableitung von Bewegungsgleichungen für ein mechatronisches System, das mechanische, elektrische und Steuerungskomponenten umfasst, und Anwendung dieser Gleichungen zur Entwicklung eines linearen dynamischen Modells für Steuerungszwecke sowie Anwendung dieser Kenntnisse auf den Entwurf und die Entwicklung eines mechatronischen Systems.
• ein Verständnis für die verschiedenen Arten von Positionssensoren entwickeln, die in mechatronischen Systemen verwendet werden, einschließlich Wirbelstrom-, induktiver, optischer und kapazitiver Sensoren, und den am besten geeigneten Typ für eine gegebene Anwendung auswählen und dieses Wissen auf den Entwurf und die Entwicklung eines mechatronischen Systems anwenden.
• Die Prinzipien der Positions- und Stromregelung in mechatronischen Systemen verstehen und wissen, wie sie mit Hilfe von Rückkopplungsregelsystemen umgesetzt werden können. Dieses Wissen dann beim Entwurf und der Entwicklung eines mechatronischen Systems anwenden.
• Die verschiedenen Arten von Aktuatoren, die in mechatronischen Systemen verwendet werden, zu verstehen, einschließlich Elektromotoren, pneumatische Aktuatoren und hydraulische Aktuatoren. den am besten geeigneten Typ für eine bestimmte Anwendung auf der Grundlage von Leistung und Kosten auswählen und dieses Wissen beim Entwurf und der Entwicklung eines mechatronischen Systems anwenden.
• die Leistung des mechatronischen Systems mit Hilfe mathematischer Modelle und Simulationen zu analysieren, diese Analyse zur Optimierung der Systemleistung zu nutzen und dieses Wissen bei der Konzeption und Entwicklung eines mechatronischen Systems anzuwenden.
• ein Verständnis für die verschiedenen Anwendungen mechatronischer Systeme in der Industrie entwickeln und die Bedeutung effizienter und zuverlässiger Steuerungssysteme in mechatronischen Systemen für die Entwicklung nachhaltiger Energiesysteme erkennen.
• Anwendung von Design-Thinking-Prinzipien, um innovative Lösungen für die Herausforderungen mechatronischer Systeme zu finden, wie z. B. die Verringerung des Energieverbrauchs oder die Verbesserung der Genauigkeit, und Anwendung dieses Wissens auf den Entwurf und die Entwicklung eines mechatronischen Systems.
• Erkennen der Bedeutung von kontinuierlichem Lernen und beruflicher Weiterentwicklung, um mit den Fortschritten in mechatronischen Systemen und verwandten Bereichen Schritt zu halten, und Anwendung dieses Wissens auf den Entwurf und die Entwicklung eines mechatronischen Systems.

Einführung in mechatronische Systeme

Definition, Bedeutung und Interdisziplinarität.

Magnetik und Krafterzeugung

Prinzipien der Magnetik und ihre Anwendung in mechatronischen Systemen. Entwurf von elektromagnetischen Geräten zur Krafterzeugung, einschließlich Magneten, Motoren und Magnetlagern.

Gleichungen der Bewegung

Ableitung von Bewegungsgleichungen für ein mechatronisches System, einschließlich mechanischer, elektrischer und Steuerungskomponenten. Die Entwicklung eines dynamischen Modells für Steuerungszwecke.

Dynamische Modellierung

Entwicklung eines linearen dynamischen Modells für Steuerungszwecke. Analyse der Systemleistung anhand mathematischer Modelle und Simulationen.

Entwurf von Lagereglern

Prinzipien der Lageregelung und Stromregelung in mechatronischen Systemen. Implementierung von rückgekoppelten Regelsystemen mit PID-Regelung.

Entwurf von Stromreglern

Implementierung der Stromregelung mit Hysteresestromregelung.

Implementierung des Reglers

Entwicklung eines Regelsystems mit Hilfe einer Mikrocontroller-basierten Implementierung.

Positionssensoren

Arten von Positionssensoren, die in mechatronischen Systemen verwendet werden, einschließlich Wirbelstrom-, induktive, Halleffekt-, kapazitive und optische Sensoren. Auswahl des am besten geeigneten Sensortyps für eine bestimmte Anwendung auf der Grundlage von Genauigkeit und Kosten.

Entwurf eines Leistungsverstärkers

Entwurf eines Leistungsverstärkers für den Antrieb eines Aktuators in einem mechatronischen System.

Aktuatoren

Arten von Aktuatoren, die in mechatronischen Systemen verwendet werden, einschließlich Elektromotoren, pneumatische Aktuatoren und hydraulische Aktuatoren. Auswahl des am besten geeigneten Aktuatortyps für eine bestimmte Anwendung auf der Grundlage von Leistung und Kosten.

Magnetische Lager

Typen und Anwendungsbeispiele.

Überblick über die Vorlesung

Die interdisziplinäre Natur der Mechatronik integriert verschiedene Bereiche wie Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik, um komplexe Systeme mit fortschrittlichen Fähigkeiten zu schaffen.