Einführung in die Mechatronik by Werner Roddeck

By Werner Roddeck

In den letzten Jahren hat die immer stärker werdende Durchdringung von Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik zur Bildung einer neuen Disziplin, der Mechatronik geführt. In diesem interdisziplinären Arbeitsgebiet der Ingenieurwissenschaften fließen selbstständige Fachgebiete wie Konstruktionstechnik, technische Dynamik, Modellbildung, Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik, Antriebstechnik, Mikrorechnertechnik und Informatik zusammen. Nach einer Übersicht über die betroffenen Teilgebiete dieser Disziplinen wird die Verzahnung der Gebiete in typischen mechatronischen Produkten anhand von Beispielen dargestellt.

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Heitsmomentes des Ankers M j= CM ' cl> . I Ein Modell zur Beschreibung der Eigendynamik des Motors liefert die Berücksichtigung des Trägheitsmomentes des Ankers wie in Bild 2-15 b. Auch ohne äußeres Lastmoment ist jetzt sein dynamisches Drehzahlverhalten beschreibbar, das innere Motormoment liefert das Beschleunigungsmoment zur Beschleunigung des Ankers. 7 ) mit dem Trägheitsmoment J der rotierenden Massen (Anker, Welle) . Das innere Motormoment und das Beschleunigungsmoment sind gleich, wenn an der Motorwelle kein äußeres Lastmoment angreift (M L = 0 ~ M j= J.

J at 2 + an 2 Kinematik des starren Körpers Ein starrer Körper besteht aus einer großen Anzahl von Massenpunkten, die ihre relative Lage zueinander nicht ändern, d. h. es treten keine Verformungen des Körpers auf. Dies ist natürlich ein fiktives Gebilde, das aber als Modell zur Untersuchung von Bewegungsvorgängen in der Regel völlig ausreicht. Um die Gesetzmäßigkeiten der Bewegung eines Starrkörpers zu beschreiben, soll zuerst nur die ebene Bewegung eines solchen Körpers betrachtet werden. 1 Die ebene Bewegung des starren Körpers Um die ebene Bewegung des starren Körpers zu beschreiben würde es genügen, wenn man die Bewegung zweier Punkte P1 und P2 des Starrkörpers beschreibt.

Betrachtet man beispielsweise einen langgestreckten Raum (Bild 2-10), an dessen einem Ende sich eine Wärmequelle befindet, so wird eine Temperaturerhöhung zuerst in unmittelbarer Nähe der Wärmequelle (kleine Ortskoordinate in x - Richtung) spürbar sein. Am anderen Ende des Raumes (große Ortskoordinate x) wird eine Temperaturerhöhung erst nach einiger Zeit spürbar sein. Die für das System interessante Zustandgröße Temperatur hängt also nicht nur von der Zeit, sondern auch von der Ortskoordinate ab.

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