Elemente der Modellbildung und Simulationstechnik (MT)
| Modulname: | Modellbildung und Simulation |
| Modulnummer: | EuI-MT-E-MoSiM, 9. Semester (WPF 3/2/1) |
| Lehrbeauftragte: | Prof. Dr. techn. K. Janschek, Dr.-Ing. E. Dueblenk |
| Anmeldung/Downloads: | - |
| Ankündigung im WS2026/27 - El. der Modellbildung und Simulationstechnik (MT) | |||
| Vorlesung | xx | xx | xx |
| Übung | xx | xx | xx |
| Praktikumseinschreibung | xx | ||
| Beginn | xx. Oktober 2026 | ||
Ziel des Lehrfaches
Vermittlung grundlegender Kenntnisse und Fertigkeiten zur Modellbildung und zur rechnergestützten Simulation von technischen Systemen.
Inhalt des Lehrfaches
Vorlesungen:
Elemente der multiphysikalischen Modellbildung für elektromechanische Systeme
- Energiebasierte Modellierungsparadigmen (Euler-Lagrange),
- Torbasierte Modellierungsparadigmen (verallgemeinerte Kirchhoffsche Netzwerke),
- Signalbasierte Modellierungsparadigmen (z.B. MATLAB/Simulink),
- Physikalisch objektorientierte Modellierungsparadigmen (z.B. Modelica).
Elemente der physikalischen Modellbildung für mechanische Systeme in der Technischen Mechanik - Dynamik
- Kinematik und Kinetik des Massepunktes,
-
Kinematik und Kinetik des Massepunktsystems.
-
Kinematik und Kinetik von Starrkörpern.
-
Kinetik des Starrkörpers bei (beliebiger) räumlicher Bewegung.
Elemente der Simulationstechnik
- Numerische Integration von gewöhnlichen Differenzialgleichungssystemen (ODE): explizite vs. implizite Verfahren, Stabilität, Fehlerschätzung, Schrittweitensteuerung, steife Systeme, lineare Systeme,
- Numerische Integration von differenzialalgebraischen Gleichungssystemen (DAE),
- Unstetigkeiten,
- Modulare Simulation (signalorientiert vs. objektorientiert),
- Stochastische Prozesse.
Übungen:
Anhand ausgewählter technischer Anwendungsbeispiele werden unterschiedliche Ansätze zur Gewinnung von mathematischen Modellen und den daraus abgeleiteten Simulationsmodellen trainiert.
Praktikum:
Auf der Basis ausgewählter technischer Anwendungsbeispiele werden die Anwendung der grundlegenden Simulationstechniken und die Handhabung kommerzieller Simulationspakete am Rechner trainiert (MATLAB/Simulink).
- Aufgaben zum selbständigen Lösen und Programmieren (MATLAB/Simulink),
- Gruppen zu je drei Studierenden,
- die Aufgaben und Abgabetermine auf der Seite des OPAL-Kurses,
- Gruppeneinschreibung: ??.??. - ??.??.20?? auf der Seite des OPAL-Kurses,
- Eine Aufgabe wird im Kolloquium verteidigt.
Beispiele, Demos:
-
Aufgabensammlung "Simulationstechnik" mit Übungsaufgaben und Klausuraufgaben, teilweise mit Lösungen,
- Beispiele, Modelle und Demoprogramme,
- zugänglich über die Seite des OPAL-Kurses.
Prüfung:
- Klausurarbeit (schriftlich), 180 min, mit speziellen Rechen- und Erklärungsaufgaben.
- Komplexe Leistung.
Vorausgesetzte Kenntnisse:
- Vordiplom.
Referenz
Systementwurf mechatronischer Systeme
Methoden - Modelle - Konzepte
Janschek, Klaus
2010, 842 S. 387 Abb., Geb.
ISBN: 978-3-540-78876-8
Springer