
Moderne Regelungssysteme
Description
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Dorf und Bishop liefern eine moderne, verständliche und praxisorientierte Einführung in das spannende Gebiet der Regelungstechnik. Viele Beispiele aus der Ingenieurpraxis wie die Marsfähren und das Hubble-Teleskop illustrieren die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten der Steuerungs- und Regelungstechnik. Durch Kapitelzusammenfassungen, Aufgaben und Übungen mit Lösungen, Kurzdefinitionen, Matlab- und Simulink-Beispiele sowie ein Glossar am jeden Kapitels haben die Autoren den Lehrstoff aufgelockert und präsentieren zugleich didaktisch wertvoll den aktuellen Stand der Forschung.
Zielgruppe:
Studierende der Ingenieurwissenschaften wie Elektrotechnik, Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an Universitäten und Fachhochschulen im Grundstudium.
Auf der Companion Website:
- Komplette Beispiele für Matlab und Simulink passend zu den Buchkapiteln zum freien Download - Alle Abbildungen als PowerPoint-Folien zum sofortigen Einsatz in Vorlesungen
Über die Autoren:
RICHARD C. DORF ist Professor für Elektro- und Informationstechnik an der University of California, Davis. Er ist Autor zahlreicher erfolgreicher Lehrbücher und Nachschlagewerke wie das international bekannte "Engineering Handbook 2/e" und das "Electrical Engineering Handbook 2/e".
ROBERT H. BISHOP ist Leiter des Fachbereichs für Luft- und Raumfahrt und Technische Mechanik an der University of Texas in Austin. Sein Forschungsinteresse gilt der Lenkung, Navigation und Steuerung von Luft- und Raumfahrtfahrzeugen. Bishop wurde für seine großen Leistungen in der Lehre bereits ausgezeichnet.
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Content
- Moderne Regelungssysteme - 10., überarbeitete Auflage
- Inhaltsverzeichnis
- Vorwort
- 1 Regelungssysteme - eine Einführung
- 2 Mathematische Modelle von Systemen
- 3 Zustandsgrößenmodelle
- 4 Regelkreise und ihre Eigenschaften
- 5 Das Verhalten von Regelungssystemen
- 6 Stabilität von linearen Regelungssystemen
- 7 Wurzelortsverfahren
- 8 Frequenzgangverfahren
- 9 Stabilität im Frequenzbereich
- 10 Entwurf von Regelungssystemen
- Kapitel 11 von Regelungssystemen im Zustandsraum
- 12 Robuste Regelungssysteme
- 13 Digitale Regelungssysteme
- Anhang A Grundlagen von MATLAB
- Anhang B Grundlagen von Simulink
- Weiterführende Literatur
- Register
- Vorwort
- Vorwort zur deutschen Ausgabe
- Vorwort der Originalausgabe
- Moderne Regelungssysteme - das Buch
- Die Leser
- Vorwort zur 10. Auflage
- Die Lernmethode
- Aufbau des Buches
- Danksagungen
- Über die Autoren
- 1 Regelungssysteme - eine Einführung
- 1.1 Einleitung
- 1.2 Kurze Geschichte der Regelungstechnik
- 1.3 Zwei Beispiele zur Verwendung von Rückkopplung
- 1.4 Regelungstechnik in der Praxis
- 1.5 Beispiele moderner Regelungssysteme
- 1.6 Automatisierte Fertigung und Industrieroboter
- 1.7 Die zukünftige Entwicklung von Automatisierungssystemen
- 1.8 Systementwurf
- 1.9 Mechatronische Systeme
- 1.10 Entwurf von Regelungssystemen
- 1.11 Entwurfsbeispiel: Geschwindigkeitsregelung für einen Drehtisch
- 1.12 Entwurfsbeispiel: Automatisches System zur Verabreichung von Insulin
- 1.13 Fortlaufendes Entwurfsbeispiel: Lesekopfsystem einer Festplatte
- 2 Mathematische Modelle von Systemen
- 2.1 Einleitung
- 2.2 Differenzialgleichungen physikalischer Systeme
- 2.3 Lineare Näherungen physikalischer Systeme
- 2.4 Die Laplace-Transformation
- 2.5 Die Übertragungsfunktion linearer Systeme
- 2.6 Darstellung von Modellen als Blockschaltbild
- 2.7 Modelldarstellung als Signalflussgraph
- 2.8 Rechnergestützte Analyse von Regelungssystemen
- 2.9 Entwurfsbeispiele
- 2.10 Simulation von Systemen mit MATLAB
- 2.11 Fortlaufendes Entwurfsbeispiel: Lesekopfsystem einer Festplatte
- 3 Zustandsgrößenmodelle
- 3.1 Einleitung
- 3.2 Die Zustandsgrößen eines dynamischen Systems
- 3.3 Die Zustandsdifferenzialgleichung
- 3.4 Modelle mit Signalflussgraphen und Blockschaltbildern
- 3.5 Alternative Modelle mit Signalflussgraphen und Blockschaltbildern
- 3.6 Herleitung der Übertragungsfunktion aus der Zustandsgleichung
- 3.7 Das Zeitverhalten und die Übergangsmatrix
- 3.8 Zeitdiskrete Bestimmung von Zeitantworten
- 3.9 Entwurfsbeispiel: Riemenantrieb eines Druckers
- 3.10 Analyse von Zustandsgrößenmodellen mit MATLAB
- 3.11 Fortlaufendes Entwurfsbeispiel: Lesekopfsystem einer Festplatte
- 4 Regelkreise und ihre Eigenschaften
- 4.1 Steuerungs- und Regelungssysteme
- 4.2 Empfindlichkeit von Regelungssystemen gegenüber Parameteränderungen
- 4.3 Beeinflussung des Übergangsverhaltens von Regelungssystemen
- 4.4 Störsignale in Regelungssystemen
- 4.5 Der stationäre Fehler
- 4.6 Kompromisse bei der Rückkopplung
- 4.7 Entwurfsbeispiel: Tunnelbohrmaschine für den Kanaltunnel zwischen England und Frankreich
- 4.8 Entwurfsbeispiel: Erkundungsfahrzeug für die Marsoberfläche
- 4.9 Bestimmung der Systemeigenschaften mit MATLAB
- 4.10 Fortlaufendes Entwurfsbeispiel: Lesekopfsystem einer Festplatte
- 5 Das Verhalten von Regelungssystemen
- 5.1 Einleitung
- 5.2 Test-Eingangssignale
- 5.3 Verhalten eines Systems 2. Ordnung
- 5.4 Auswirkungen eines 3. Pols und einer Nullstelle auf die Sprungantwort eines Systems 2. Ordnung
- 5.5 Abschätzung des Dämpfungsfaktors
- 5.6 Lage der Pole in der s-Ebene und das Übergangsverhalten
- 5.7 Der stationäre Fehler eines Regelungssystems mit Einheitsrückkopplung
- 5.8 Der stationäre Fehler eines Regelungssystems mit allgemeiner Rückkopplung
- 5.9 Gütekriterien
- 5.10 Vereinfachung von linearen Systemen
- 5.11 Entwurfsbeispiel: Richtungsregelung für das Hubble- Teleskop
- 5.12 Bestimmung des Systemverhaltens mit Hilfe von MATLAB und Simulink
- 5.13 Fortlaufendes Entwurfsbeispiel: Lesekopfsystem einer Festplatte
- 6 Stabilität von linearen Regelungssystemen
- 6.1 Begriff der Stabilität
- 6.2 Stabilitätskriterium nach Routh-Hurwitz
- 6.3 Relative Stabilität von Regelungssystemen
- 6.4 Stabilität von Systemen im Zustandsraum
- 6.5 Entwurfsbeispiel: Lenkungssystem eines Kettenfahrzeugs
- 6.6 Nachweis der Systemstabilität mit MATLAB
- 6.7 Fortlaufendes Entwurfsbeispiel: Lesekopfsystem einer Festplatte
- 7 Wurzelortsverfahren
- 7.1 Einleitung
- 7.2 Definition und Konzept der Wurzelortskurve
- 7.3 Wurzelortsverfahren
- 7.4 Ein Beispiel für Systemanalyse und Systementwurf mit Hilfe des Wurzelortsverfahrens
- 7.5 Parameter-Entwurf mit dem Wurzelortsverfahren
- 7.6 Empfindlichkeit und Wurzelortskurve
- 7.7 PID-Regler
- 7.8 Entwurfsbeispiel: Regelungssystem für Laser- Manipulator
- 7.9 Entwurf eines Regelungssystems für Roboter
- 7.10 Wurzelortsverfahren mit MATLAB
- 7.11 Fortlaufendes Entwurfsbeispiel: Lesekopfsystem einer Festplatte
- 8 Frequenzgangverfahren
- 8.1 Einleitung
- 8.2 Frequenzgangkurven
- 8.3 Beispiel zur Erstellung eines Bode-Diagramms
- 8.4 Messen des Frequenzgangs
- 8.5 System-Kennwerte im Frequenzbereich
- 8.6 Logarithmisches Amplituden-Phasendiagramm
- 8.7 Entwurfsbeispiel: Regelungssystem für eine Graviermaschine
- 8.8 Frequenzgangverfahren mit MATLAB
- 8.9 Fortlaufendes Entwurfsbeispiel: Lesekopfsystem einer Festplatte
- 9 Stabilität im Frequenzbereich
- 9.1 Einleitung
- 9.2 Abbildung von Konturen der s-Ebene
- 9.3 Nyquist-Kriterium
- 9.4 Relative Stabilität und das Nyquist-Kriterium
- 9.5 Zeitbereichskriterien des Systemverhaltens im Frequenzbereich
- 9.6 Systembandbreite
- 9.7 Stabilität von Regelungssystemen mit Totzeit
- 9.8 Entwurfsbeispiel: Ferngesteuertes Aufklärungsfahrzeug
- 9.9 PID-Regler im Frequenzbereich
- 9.10 Untersuchung der Stabilität im Frequenzbereich mit MATLAB
- 9.11 Fortlaufendes Entwurfsbeispiel: Lesekopfsystem einer Festplatte
- 10 Entwurf von Regelungssystemen
- 10.1 Einleitung
- 10.2 Verfahren zum Systementwurf
- 10.3 Serielle Kompensations-Netzwerke
- 10.4 Systementwurf mit phasenanhebender Kompen-sation unter Verwendung des Bode-Diagramms
- 10.5 Systementwurf mit phasenanhebender Kompen-sation unter Verwendung der Wurzelortskurve
- 10.6 Systementwurf mit integrierenden Netzwerken
- 10.7 Systementwurf mit phasenabsenkender Kompen-sation unter Verwendung der Wurzelortskurve
- 10.8 Systementwurf mit phasenabsenkender Kompen-sation unter Verwendung des Bode-Diagramms
- 10.9 Systementwurf im Bode-Diagramm mit analytischen und computergestützten Verfahren
- 10.10 Systeme mit Vorfilter
- 10.11 Entwurf von Systemen mit aperiodischer Dämpfung
- 10.12 Entwurfsbeispiel: Regelungssystem für einen Ankerwickelautomaten
- 10.13 Entwurfsbeispiel: X-Y-Plotter
- 10.14 Systementwurf mit MATLAB
- 10.15 Fortlaufendes Entwurfsbeispiel: Lesekopfsystem einer Festplatte
- 11 Entwurf von Regelungssystemen im Zustandsraum
- 11.1 Einleitung
- 11.2 Steuerbarkeit
- 11.3 Beobachtbarkeit
- 11.4 Entwurf von Zustandsregelungen
- 11.5 Ackermann-Formel
- 11.6 Beobachterentwurf
- 11.7 Kompensatorentwurf mit integrierter vollständiger Zustandsrückführung und Beobachter
- 11.8 Führungssignale am Eingang
- 11.9 Optimale Regelungssysteme
- 11.10 Entwurf nach Innere-Modell-Prinzip
- 11.11 Entwurfsbeispiel: Automatisches Prüfsystem
- 11.12 Entwurf im Zustandsraum mit MATLAB
- 11.13 Fortlaufendes Entwurfsbeispiel: Lesekopfsystem für eine Festplatte
- 12 Robuste Regelungssysteme
- 12.1 Einleitung
- 12.2 Robuste Regelungssysteme und Systemempfindlichkeit
- 12.3 Analyse der Robustheit
- 12.4 Systeme mit unsicheren Parametern
- 12.5 Entwurf von robusten Regelungssystemen
- 12.6 PID-Regler
- 12.7 Entwurf von robusten Systemen mit PID-Reglern
- 12.8 Entwurfsbeispiel: Autopilot für Flugzeuge
- 12.9 Entwurf eines Regelungssystems für ein Weltraumteleskop
- 12.10 Entwurf eines robusten Spulenantriebs
- 12.11 Entwurf eines robusten Regelungssystems mit innerem Modell
- 12.12 Entwurf einer Hochpräzisions-Drehbank mit Diamantenfräser
- 12.13 System mit pseudo-quantitativer Rückkopplung
- 12.14 Entwurf robuster Regelungssysteme mit MATLAB
- 12.15 Fortlaufendes Entwurfsbeispiel: Lesekopfsystem einer Festplatte
- 13 Digitale Regelungssysteme
- 13.1 Einleitung
- 13.2 Digitale Regelungssysteme in der Praxis
- 13.3 Abtastsystem
- 13.4 Z-Transformation
- 13.5 Abtastregelungen
- 13.6 Stabilitätsanalyse in der Z-Ebene
- 13.7 Verhalten eines Abtastsystems 2. Ordnung
- 13.8 Digitale Regelkreise
- 13.9 Entwurf einer Bewegungssteuerung für einen Arbeitstisch
- 13.10 Wurzelortskurve digitaler Regelungssysteme
- 13.11 Realisierung von digitalen Reglern
- 13.12 Entwurf von digitalen Regelungssystemen mit MATLAB
- 13.13 Fortlaufendes Entwurfsbeispiel: Lesekopfsystem einer Festplatte
- A Grundlagen von MATLAB
- A.1 Einleitung
- A.2 Anweisungen und Variablen
- A.3 Matrizen
- A.4 Grafiken
- A.5 Scripts
- B Grundlagen von Simulink
- Weiterführende Literatur
- Kapitel 1
- Kapitel 2
- Kapitel 3
- Kapitel 4
- Kapitel 5
- Kapitel 6
- Kapitel 7
- Kapitel 8
- Kapitel 9
- Kapitel 10
- Kapitel 11
- Kapitel 12
- Kapitel 13
- Anhang A
- Anhang B
- Register
- A
- B
- C
- D
- E
- F
- G
- H
- I
- J
- K
- L
- M
- N
- O
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- Q
- R
- S
- T
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- V
- W
- Z
- Copyright
System requirements
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