CAS Mechatronik

Dieser Kurs besteht aus folgenden Fächern und Unterthemen:

Methodik der mechatronischen System- und Produktentwicklung

• Aufbau mechatronischer Systeme, Modularisierung und Hierarchisierung
• Entwicklungsmethodik (V-Modell) nach VDI 2206
• Zusammenspiel von Mechanik, Elektronik und Softwaretechnik, Aktorik und Sensorik
• Simulationswerkzeuge (CAE) im Überblick
• Modellbasierter Systementwurf und Simulation mechatronischer Systeme
• Anwendungsbeispiele: Vergleich verschiedener Lösungen anhand von praktischen Beispielen, Aufzeigen des Zusammenspiels von Mechanik und Elektronik bei mechatronischen Systemen
• Systemlösungsvergleiche und Design von mechatronischen Produkten 
• mechatronischer Systementwurf
• Echtzeitsysteme

Modellbildung und Simulation von mechatronischen Systemen

• Konstruktion mechanischer Teilsysteme (z.B. in ProE), Modellierung und Simulation ihres dynamischen Verhaltens als starre Körper in einem Mechanik-Simulationsprogramm (z.B. Adams oder ProE) mit diversen Randbedingungen und Verbindungen
• Modellierung und Simulation hydraulischer und pneumatischer Teilsysteme (z.B. in DSH plus oder Matlab/Simulink) zusammen mit einwirkenden Kräften
• Eingabe der elektronischen bzw. in der Steuerung programmierten Wechselwirkungen in Matlab/Simulink
• Simulation des zusammengesetzten Gesamtsystems (mechanisch/hydraulisch/elektronisch) unter Matlab/Simulink und Interpretation der Ergebnisse

Vertiefung Regelungstechnik

• Typische lineare und nichtlineare Übertragungsglieder
• Modellbildung für mechatronische Systeme
• Zustandsraummodelle und Zustandsregelungen
• Empirische Erfassung der Systemdynamik
• Stabilität von linearen Regelkreisen
• Abtasttheorem
• Programmierung von Reglern
• Pulsweitenmodulation
• Beispiele für Regelkreise in mechatronischen Systemen, Systemdynamik und Reglerdesign

Dieser Kurs schliesst mit mindestens einem Leistungsnachweis ab.

Zielgruppe

Dieser Kurs richtet sich an Bachelorabsolventen, Berufsleute des mittleren Kaders und Entwickler, die ihre wissenschaftlichen, fachlichen und organisatorischen Kompetenzen in der Entwicklung von komplexen mechatronischen Produkten erweitern und vertiefen wollen.

Zulassung

Zugelassen sind Personen

• mit einem anerkannten Tertiärabschluss (Universität, Fachhochschule, Höhere Fachschule sowie Technikerschule oder Höhere Fachprüfung);
• mit qualifizierter Berufserfahrung;
• mit einer Tätigkeit in einem Arbeitsfeld, in dem sie das Gelernte umsetzen können (Prinzip Transferorientierung).
• mit Kenntnissen auf dem Gebiet der Mechatronik

Sie bringen eine andere Vorbildung mit? Falls Sie die Aufnahmebedingungen nicht erfüllen, jedoch eine adäquate Berufserfahrung im Bereich des Themengebiets vorweisen können, ist eine Aufnahme «sur Dossier» möglich. Gerne führen wir ein persönliches Gespräch. 

Die Absolventinnen und Absolventen 

• können eine komplexe Maschine in übersichtliche Teilsysteme mit Eingangs-, Ausgangs-, und Störgrössen gliedern;
• können das Zusammenspiel zwischen mechanischen, hydraulischen, pneumatischen, elektromagnetischen und elektronischen Teilsystemen beschreiben und modellieren;
• können dabei mit unvollständigen oder widersprüchlichen Angaben umgehen und aus ihrer Erfahrung passende Annahmen treffen;
• haben den ingenieursmässigen Überblick, um die passende Komplexität des Modells in Hinblick auf den Zweck der Modellierung zu wählen;
• können ein solches Modell in Form einer nichtlinearen Zustandsraum-Differentialgleichung darstellen;
• können dabei die Stellgrössen- und Störgrössen-Einflüsse quantitativ berücksichtigen;
• können die Messgleichungen für die Sensoren aufstellen und das Messrauschen abschätzen;
• sind in der Lage, ein nichtlineares Modell in Simulink einzugeben, sein dynamisches Verhalten zu simulieren, die Ergebnisse mit MATLAB darzustellen und fachkundig zu interpretieren, sowie den Einfluss von Modellierungs-Annahmen auf die Ergebnisse kritisch zu begutachten;
• können ein nichtlineares Differentialgleichungssystem am Arbeitspunkt linearisieren d.h. die Jacobi-Matrix berechnen;
• können mit MATLAB die Eigenwerte der Systemdynamik berechnen und die Ergebnisse interpretieren in Hinblick auf Stabilität, Dämpfungsgrad, Schwingfrequenz, Abklingzeitkonstante;
• können das lineare Übertragungsverhalten in den unterschiedlichen Sichtweisen beschreiben und durchdenken: Zustandsraummodell, Übertragungsfunktion, Einheitsimpulsantwort, Einheitsprungantwort, Bode-Diagramm, Ortskurve, Pol-/Nullstellen-Diagramm;
• können das dynamische Verhalten von realen mechatronischen Systemen systematisch experimentell erfassen mit Sinus-, Impuls-, und Rausch-Anregung;
• kennen den Einfluss der Messdauer und der Abtastperiode auf das erzielbare Ergebnis und können diese Parameter vor einer Messung passend wählen;
• beherrschen die systematische Konzeption von Regelkreisen von der Anforderung bis zur Realisierung von zeitkontinuierlich designten aber abgetastet arbeitenden Regeln;
• können Methoden zur Modellierung und Beschreibung des dynamischen Verhaltens des gesamten Control Systems (closed-loop) anwenden;
• verwenden im Fachgespräch und in technischen Berichten die korrekten systemdynamischen Fachbegriffe;
• sind in der Lage, anspruchsvolle Projekte im Bereich der Produktentwicklung in der Mechatronik zu bearbeiten;
• können die Entwicklung mechatronischer Systeme und derer Komponenten mit den dafür geeigneten Verfahren durchführen;
• beherrschen die systematische Konzeption von mechatronischen Systemen von der Anforderung über die Gliederung in Komponenten bis zur konstruktiven fertigungstechnischen Realisierung;
• können ein komplexes, z.B. elektrohydraulisches System in Tool Simulation X parametrieren und simulieren;
• können die Simulationsergebnisse dokumentierten und sie in Hinblick auf die Effekte von vereinfachenden Annahmen kritisch erläutern.