Verallgemeinerte Netzwerke in der Mechatronik

1 Einführung und Grundbegriffe

1.1 Begriff des mechatronischen Systems

1.2 Bedeutung der Energie

1.3 Fundamentalgrößen

1.4 Konstitutive Gesetze

1.5 Energieumformungen

1.5.1 Umformungen mit linearen Ersatzelementen

1.5.2 Umformungen mit nichtlinearen Ersatzelementen

2 Mechatronische Bauelemente

2.1 Mechatronische Grundelemente

2.1.1 Flussleiter und Knoten

2.1.2 2n-Pole

2.1.3 Lineare Zweipole

2.1.4 Fluss- und Potentialquellen

2.2 Speicherelemente

2.2.1 Ideale Kapazitäten (P-Speicher)

2.2.2 Reale Kapazitäten (P-Speicher mit Verlusten)

3 Physikalische Teilsysteme

3.1 Mechanische Systeme

3.1.1 Der Impuls als Primärgröße

3.1.2 Die Masse als Primärgröße (schwere Masse)

3.1.3 Der Drehimpuls als Primärgröße

3.1.4 Mechatronische Wandler in der Mechanik

3.2 Fluidmechanische Systeme

3.2.1 Hydraulik

3.2.2 Pneumatik

3.3 Thermische Systeme

3.4 Elektromagnetische Systeme

3.5 Energieschema für feldartige Größen

4 Gekoppelte mechatronische Systeme

4.1 Grundlagen mechatronischer Wandler

4.2 Mechatronische Wandler – Elementarwandler

4.3 Mechatronische Zweitore

4.3.1 Zweitore

4.3.2 Zweitore in Matrixform

4.4 Eigenschaften mechatronischer Zweitore

4.4.1 Reziprozität

4.4.2 Umrechnungen mechatronischer Zweitore (Matrixformen)

4.4.3 Übertragungseigenschaften eines Transformators A(T)

4.4.4 Übertragungseigenschaften eines Gyrators A(G)

4.4.5 Übertragungseigenschaften aktiver Bauelemente

4.4.6 Isomorphe Netzwerke – Größenwertbeziehungen

4.4.7 Kombinationen von Zweitoren

4.4.8 Ersatzschaltungen mechatronischer Wandler

4.4.9 Der optimale Wirkungsgrad mechatronischer Wandler

5 Wandlerprinzipien

5.1 Elektromechanische Wandler

5.1.1 Elektrodynamische Wandler

5.1.2 Elektromagnetische Wandler

5.2 Elektrische Wandler

5.2.1 Piezoelektrische Wandler

5.2.2 Elektrostatische Wandler

5.3 Fluidmechanische Wandler

Radialturbine

5.4 Impulswandler

5.5 Elektrothermische Wandler

5.6 Reziprozitätsformen

5.6.1 Der thermoelektrischer Wandler in Reziprozitätsform

5.6.2 Der piezoelektrische Wandler in Reziprozitätsform

5.6.3 Der Gleichstrommotor in Reziprozitätsform

5.6.4 Allgemeine mechatronische Wandler in Reziprozitätsform

Literaturverzeichnis

A Legendre Transformation

B Zweitormatrizen

B.1 Umrechnungen von Zweitormatrizen

B.2 Belevitchformen

B.3 Übertragungseigenschaften eines idealen Transformators

B.4 Übertragungseigenschaften eines idealen Gyrators

C Elementarzweitore

C.1 Schaltungen und Tormatrizen

Sachverzeichnis