Lernkarten
Welche Reolle Spielen Modelle beim Entwurf Mechatronischer Systeme?
Welche Vorteile bestehen bezüglich der Modelierung und Simulation?
• Beobachtbarkeit innerer, sonst unzugänglicher Größen
• Hohe Reproduzierbarkeit infolge der Elimination von willkürlichen
Störeinflüssen
• Beliebige Anregung des Systems
• Beliebige Variation von Systemparametern (Sensitivitätsanalysen,
Variantenvergleich)
• Hohe zeitliche Skalierbarkeit der Simulation (z.B. Variationsrechnungen)
• Ungefährlichkeit
• Hohe Verfügbarkeit und geringe Kosten, insbesondere bei noch nicht
existenten Systemen oder Prototypen sowie aufwendigen Untersuchungen
Welche Nachteile bestehen bezüglich Modellierung und Simulation?
• Modelle immer domänenspezifisch (mechanisches, thermisches,
elektrisches,…, multiphysikalisches Modell der Realität) mit beschränkter
Aussagekraft (Randbedingungen)
• Beschränkte Genauigkeit (Schrittweite, abgebildete Effekte)
• Modellierungs- / Simulationsaufwand (Systemkenntnis, Verfügbarkeit der
Daten, Kosten für Rechner, Software, Material, etc.)
Nennen Sie typische Praxisbeispiele für Simulation und Modellierung
• Konzeptauslegung und Verbrauchsbewertung eines zukünftigen
Fahrzeugantriebsstrangs (d.h. Fahrzeug noch nicht existent, Aggregate
nicht spezifiziert, Vorgabe von Zielkriterien entsprechend Marketing)
• Dimensionierung und Detailauslegung des Antriebs eines elektrischen
Fensterhebers (Mechanik, E-Maschine, Elektronik inkl. Steuergerät mit
Funktionen wie Temperaturüberwachung, Einklemmschutz,
Endlagenerkennung, Komfortschließen, Diagnosefunktionen)
• Auslegung der Aufbaufederung und –dämpfung für ein Fahrzeug und
Bewertung des Potentials einer Dämpferverstellung für Komfort und
Fahrsicherheit
Was ist ein Modell?
Beschränkte Abbildung der Wirklichkeit (eines Systems) d.h.
• Wiedergabe bestimmter Eigenschaften des Originals (Abbildung)
• Vernachlässigung (Reduktion) von Eigenschaften des Originals (Verkürzung)
• Ersatz des Originals nur für bestimmte, beschränkte Fragestellungen / Aspekte
(Pragmatismus)
Wechselwirkung Fahrer-Fahrzeug-Umwelt
Was ist EIn Modellierungsobjekt?
• Das Modellierungsobjekt ist das zu untersuchende
System mit entsprechenden Schnittstellen zu seiner
Umwelt
• Je nach Fragestellung müssen bei der Abbildung der
Umwelt unterschiedliche Aspekte mit abgebildet
werden (andere Verkehrsteilnehmer,
Fahrbahntopologie, Reibbeiwerte, etc.)
Welche Modellierungsaspekte kennen Sie und welche besonderheit gibt es bei realen Fragestellungen?
• Architektur- / Strukturmodelle
Geometrische Abbildung (z.B. CAD, Technische Zeichnungen, Verkehrswegeplan)
• Verhaltens- / Funktionsmodelle
Mathematische Abbildung (z.B. Übertragungsfunktionen, Systemgleichungen,…)
• Objektmodelle
Abbildung der Beziehungen zwischen Objekten (z.B. Klassendiagramme,
Vererbungshierarchien (vgl. Objektorientierung))
• Prozessmodelle
Abbildung von Prozessen, Abläufen und Vorgehensweisen (z.B. Materialfluss in einer
Fabrik, Taktbearbeitung am Fließband, Fertigungsabläufe, Erstellen eines Modells)
Reale Fragestellungen erfordern häufig die Kombination mehrerer Aspekte
