Modellbildung und Simulation (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:	OPAL-Kurs

Ankündigung im WS2026/27 - Modellbildung und Simulation (MT)
Vorlesung	montags dienstags, 1.WO	4. DS 4. DS	BAR/0106/H N63/A001/U
Übung	mittwochs	4. DS	BAR/0106/H
Praktikum	donnerstags wie im OPAL-Kurskalender!	4.DS	BAR/0I88/U
Beginn	12. 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 im OPAL-Kurs,
• Gruppeneinschreibung: 12.10. -01.11.2026 im OPAL-Kurs,
• eine Aufgabe wird verteidigt.

Beispiele, Demos:

• Aufgabensammlung "Simulationstechnik" mit Übungsaufgaben und Klausuraufgaben, teilweise mit Lösungen,

• Beispiele, Modelle und Demoprogramme,
• zugänglich über den OPAL-Kurs.

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