Elemente der Modellbildung und Simulationstechnik (MT)

Modulname:	Entwurfstechniken Grundlagen
Modulnummer:	MT-M07-G, 8. Semester (WPF 2/1/0)
Lehrbeauftragte:	Prof. Dr. techn. K. Janschek, Dr.-Ing. E. Dueblenk
OPAL-Kurs:	weiter zu OPAL

Ankündigung im SS2023 - Elemente der Modellbildung und Simulationstechnik (MT)
Vorlesung	montags	3. DS	SCH/A315/H
Übung	donnnerstags	4. DS	TOE/0317/H
Beginn	03.04.2023

Ziel des Lehrfaches

Vermittlung grundlegender Kenntnisse und Fertigkeiten zur Modellbildung und zur rechnergestützten Simulation von technischen Systemen.

Inhalt des Lehrfaches

Vorlesungen:

Elemente der physikalischen Modellbildung

• Energiebasierte Modellierungsparadigmen (Euler-Lagrange),
• Torbasierte Modellierungsparadigmen (verallgemeinerte Kirchhoffsche Netzwerke),
• Signalbasierte Modellierungsparadigmen (z.B. MATLAB/Simulink),
• Physikalisch objektorientierte Modellierungsparadigmen (z.B. Modelica).

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: (Im Rahmen eines Selbststudiums, freiwillig)
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 vier Studenten,
• die Aufgaben und Abgabetermine auf der Seite des OPAL-Kurses,
• Gruppeneinschreibung: xx.xx. - xx.xx.2023 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:

• schriftlich, 120 min,
• spezielle Rechen- und Erklärungsaufgaben.

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