By Professor Dr.-Ing. Dr. h.c. Rolf Isermann (auth.)
Mechatronische Systeme entstehen durch Integration von vorwiegend mechanischen und elektronischen Systemen sowie zugehöriger Informationsverarbeitung. Wesentlich ist dabei die Integration der mechanischen und elektronischen Elemente durch ihre räumliche Anordnung und durch ihre Funktionen sowie die Erzielung synergetischer Effekte. Die örtliche Integration erfolgt durch den konstruktiven Entwurf, die funktionelle Integration durch die Informationsverarbeitung und damit durch die Gestaltung der Software.
Das vorliegende Buch führt in den Aufbau und die Modellbildung mechatronischer Systeme in einer einheitlichen shape ein und stellt das Verhalten von mechanischen Bauelementen, elektrischen Antrieben, Maschinen, Sensoren, Aktoren und Mikrorechnern dar. Ziel dabei ist, ein bestimmtes Systemverhalten zu erreichen.
Die zweite Auflage enthält wesentliche Erweiterungen bei der Entwicklungsmethodik, bei mechanischen Komponenten, elektrischen Antrieben, Beispielen von Maschinenmodellen, Sensoren, hydraulischen und pneumatischen Aktoren und fehlertoleranten Systemen. Aufgabensammlungen ergänzen die einzelnen Kapitel.
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Produktion Ein ähnliches V-Modul gibt es für die Herstellung von mechatronischen Produkten, VDI-RL 2206 (2003) Planung der Herstellung sollte parallel und zeitgleich mit Entwurf und Entwicklung sein Einschluss der zur Verfügung stehenden Technologien für Herstellung, Montage bis hin zur Qualitätskontrolle Abhängig vom Typ des Produkts ist der Grad der mechatronischen Durchdringung unterschiedlich. Für feinmechanische Geräte ist die Integration bereits weit fortgeschritten. B. bei adaptiven Fahrzeugstoßdämpfern, hydraulischen Bremsen, fluidischen Aktoren.
Verschiedene Kopplungen von Prozess und Elektronik zum mechatronischen Entwurf. SiL: Software-in-the-Loop; RCP: Rapid control prototyping; HiL: Hardware-in-theLoop (ECU: Electronic Control Unit) untersucht werden, die mit dem echten Prozess am Prüfstand oder als Fahrzeug zu gefährlich oder zu aufwändig sind. B. Hydraulik, Pneumatik oder Einspritzpumpen) mit ein. Durch diese Simulationsmethoden kann auch bei zeitlich nicht synchroner Entwicklung auf der Prozess-, Elektronik- oder Softwareseite weiter gearbeitet werden.
22 zeigt dies in einem Schema. Beim traditionellen Entwurf wurden Mechanik, Elektrik und Elektronik, Regelungstechnik und Bedientechnik in verschiedenen Abteilungen durchgeführt mit nur gelegentlichen Abstimmungen und oft hintereinander (Bottom-up-design). Durch die Integrationsund Funktionsforderungen der Mechatronik müssen diese Bereiche zusammengeführt und das Produkt mehr oder weniger gleichzeitig zu einem Gesamtoptimum gebracht werden (concurrent engineering, top-down-design). Dazu müssen in der Regel geeignet zusammengesetzte Teams gebildet werden.