Abel / Bollig Rapid Control Prototyping

Methoden und Anwendungen
2006
ISBN: 978-3-540-29525-9
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 410 Seiten, eBook

Beim Rapid Control Prototyping (RCP) werden Entwurf und Realisierung von Automatisierungslösungen zusammengeführt, um unter Einsatz leistungsfähiger und in der Bedienung anspruchsvoller Hardware-/Software-Umgebungen einen durchgängigen Entwicklungsprozess zu generieren. Das Buch zeigt auf, welche neuen Methodiken, Anforderungen und Möglichkeiten sich aufgrund rechnergestützter Entwurfsprozesse für die Regelungs-, Steuerungs- und Automatisierungstechnik ergeben.

Wie auch bei konventionellen Vorgehensweisen setzt beim RCP der Entwurf auf der Analyse und mathematischen Beschreibung der zu regelnden, zu steuernden oder zu automatisierenden Systeme auf; deshalb betrachten die Autoren kontinuierliche und ereignisdiskrete Modellierungsansätze sowie Verfahren zur experimentellen Identifikation dynamischer Systeme. Sie behandeln die Theorie zum Regelungs- und Steuerungsentwurf in Grundzügen und beleuchten die Simulation dynamischer Systeme.

Außerdem stellen sie Software-Werkzeuge vor, die neben einer automatischen Programmcode-Generierung für Steuergeräte aus der Entwicklungsumgebung heraus die Einbindung realer Prozess- oder Steuerungskomponenten durch Hardware-in-the-Loop- bzw. Software-in-the-Loop-Simulationen zulassen. 

Das Buch enthält zahlreiche durchgerechnete Beispiele mit Lösungen und eignet sich für Studierende der Regelungs-, Steuerungs- und Automatisierungstechnik sowie für Ingenieure in der Praxis.

Zielgruppe

Graduate

Autoren/Hrsg.

Abel, Dirk

Bollig, Alexander

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung und Überblick
1.1 Allgemeines

1.2 Entwicklungsprozesse für Automatisierungslösungen

1.3 Der Systembegriff

1.4 Modelle

1.5 Beispiele

1.6 Rechnerwerkzeuge

2 Beschreibung dynamischer Systeme

2.1 Allgemeines
2.2 Lineare Differentialgleichungen mit konstanten Koeffizienten

2.3 Laplace-Transformation

2.4 Anwendung der Laplace-Transformation

2.5 Frequenzgang
2.6 Darstellung von Frequenzgängen

2.7 Lineare Regelkreisglieder

2.8 Lineare Differenzgleichungen mit konstanten Koeffizienten

2.9 Z-Transformation

2.10 Zustandsraum
2.11 Darstellung dynamischer Systeme mit MATLAB
3 Physikalische Modellbildung

3.1 Kontinuierliche Modellbildung

3.2 Ereignisdiskrete Modellbildung

3.3 Hybride Modellbildung

3.4 Modellabstraktionen

4 Identifikation

4.1 Grundlagen, Ziele und Modelle

4.2 Nichtparametrische Identifikation
4.3 Parametrische Identifikation

4.4 Anwendung parametrischer Identifikationsverfahren auf nichtparametrische und nichtlineare Prozessmodelle

4.5 Abtasttheorem nach Shannon
4.6 Praktischer Einsatz
5 Grundzüge des Regelungs- und Steuerungsentwurfs:
5.1 Regelungstechnik vs. Steuerungstechnik

5.2 Grundlagen Regelkreis

5.3 Entwurfsverfahren für Regelungen
5.4 Grundlagen Steuerkreis

5.5 Entwurfsverfahren diskreter Steuerungen
6 Simulation

6.1 Modelle und Ziele der Simulation

6.2 Simulation kontinuierlicher Prozesse
6.3 Diskrete Simulation

6.4 Hybride Simulation

7 Rapid Control Prototyping

7.1 Anforderungen an ein RCP-System
7.2 Systemsimulation

7.3 Software-in-the-Loop
7.4 Hardware-in-the-Loop

7.5 Zusammenfassung SiL und HiL

7.6 Codegenerierung

7.7 Hardware/Software-Konfigurationen

8 Anhang

8.1 Mathematische Grundlagen

8.2 Beispielaufgaben mit Lösungen
Literaturverzeichnis

Index

Über Autor(innen)

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dirk Abel

1979-1987 Studium des Maschinenbaus und Promotion an der RWTH Aachen, 1987-1993 Oberingenieur am Institut für Regelungstechnik der RWTH Aachen und Habilitation. 1993-1998 Project Manager bei der Hoechst AG, 1998-2001 Geschäftsführer der DBT Automation GmbH. Seit 2001 Universitätsprofessor und Direktor des Instituts für Regelungstechnik der RWTH Aachen. Hauptarbeitsgebiete sind Verfahren zur Analyse und Synthese diskret gesteuerter Systeme, zur Prädiktiven Regelung und deren Anwendung im Maschinenbau.

Dr.-Ing. Alexander Bollig

1995-1999 Studium des Maschinenbaus an der Gerhard-Mercator-Universität Duisburg mit der Studienrichtung Mechatronik. 2000-2003 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Regelungstechnik der RWTH Aachen, Promotion, seit 2004 Oberingenieur am selben Institut. Hauptarbeitsgebiete sind Verfahren zur Prädiktiven Regelung, Identifikation und deren Anwendung im Bereich der Automobil-Regelung.