Skip to main content

2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

17. Mechatronische Systeme – eine kurze Einführung

verfasst von : Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Rolf Isermann

Erschienen in: Bremsenhandbuch

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Zusammenfassung

Integrierte mechanisch-elektronische Systeme entstehen durch eine geeignete Kombination von Mechanik, Elektronik und Informationsverarbeitung. Dabei beeinflussen sich diese Bereiche wechselseitig. Man beobachtet zunächst eine Verlagerung von Funktionen der Mechanik zur Elektronik, dann die Hinzunahme von erweiterten und neuen Funktionen. Schließlich entwickeln sich Systeme mit gewissen intelligenten bzw. autonomen Eigenschaften. Für dieses Gebiet der integrierten mechanisch-elektronischen Systeme wird der Begriff „Mechatronik“ verwendet. Mechatronische Systeme spielen für die Entwicklung von Kraftfahrzeugen seit etwa 1985 eine zunehmende Rolle, wie man an modernen Bremssystemen, Lenksystemen, Radaufhängungen und an Verbrennungsmotoren mit Einspritzsystemen und Aufladung und automatischen Schaltgetrieben erkennen kann. Die folgende Darstellung ist eine allgemeine Einführung mit verschiedenen Beispielen aus Maschinenbau und Fahrzeugtechnik.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Harashima, F., Tomizuka, M.: Mechatronics – ‘‘What it is, why and how?’’ IEEE/ASME Trans. Mechatron. 1, 1–2 (1996)CrossRef Harashima, F., Tomizuka, M.: Mechatronics – ‘‘What it is, why and how?’’ IEEE/ASME Trans. Mechatron. 1, 1–2 (1996)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Schweitzer, G.: Mechatronik-Aufgaben und Lösungen. Fortschr.-Ber. VDI Nr. 787, VDI, Düsseldorf (1989) Schweitzer, G.: Mechatronik-Aufgaben und Lösungen. Fortschr.-Ber. VDI Nr. 787, VDI, Düsseldorf (1989)
3.
Zurück zum Zitat MacConaill, P.A., Drews, P., Robrock, K.H.: Mechatronics and Robotics I., ICS Press, Amsterdam (1991) MacConaill, P.A., Drews, P., Robrock, K.H.: Mechatronics and Robotics I., ICS Press, Amsterdam (1991)
4.
Zurück zum Zitat Ovaska, S.J.: Electronics and Information Technology in High Range Elevator Systems. Mechatronics 2(1), 88–99 (1992)CrossRef Ovaska, S.J.: Electronics and Information Technology in High Range Elevator Systems. Mechatronics 2(1), 88–99 (1992)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Weißmantel, H.: Mechatronik-Elektromechanik-Feinwerk-technik. VDI-Workshop. Braunschweig, Germany (1992) Weißmantel, H.: Mechatronik-Elektromechanik-Feinwerk-technik. VDI-Workshop. Braunschweig, Germany (1992)
6.
Zurück zum Zitat IFAC-Symposium on Mechatronic Systems: Darmstadt (2000), Berkeley (2002), Sydney (2004). Cambridge (2009) Oxford, Elsevier (2000–2009) IFAC-Symposium on Mechatronic Systems: Darmstadt (2000), Berkeley (2002), Sydney (2004). Cambridge (2009) Oxford, Elsevier (2000–2009)
7.
Zurück zum Zitat Isermann, R., Breuer, B., Hartnagel, H. (Hrsg.): Mechatronische Systeme für den Maschinenbau. (Ergebnisse SFB 241 IMES). Wiley-VCH, Weinheim (2002) Isermann, R., Breuer, B., Hartnagel, H. (Hrsg.): Mechatronische Systeme für den Maschinenbau. (Ergebnisse SFB 241 IMES). Wiley-VCH, Weinheim (2002)
8.
Zurück zum Zitat Koller, R.: Konstruktionslehre für den Maschinenbau. Springer, Berlin (1985) CrossRef Koller, R.: Konstruktionslehre für den Maschinenbau. Springer, Berlin (1985) CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Pahl, G., Beitz, W., Wallace, K.: Engineering Design, 2. Aufl. Springer, London (1996) CrossRef Pahl, G., Beitz, W., Wallace, K.: Engineering Design, 2. Aufl. Springer, London (1996) CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Pahl, G., Beitz, W., Feldhusen, J., Grote, K.H.: Konstruktionslehre, 6. Aufl. Springer, Berlin (2005) Pahl, G., Beitz, W., Feldhusen, J., Grote, K.H.: Konstruktionslehre, 6. Aufl. Springer, Berlin (2005)
11.
Zurück zum Zitat Weltin, U.: Aktive Schwingungskompensation bei Verbrennungsmotoren. Fachtagung Integrierte mechanisch-elektronische Systeme, Darmstadt. Fortschr.-Ber. VDI 12(179), 168–177. Düsseldorf, VDI (1993) Weltin, U.: Aktive Schwingungskompensation bei Verbrennungsmotoren. Fachtagung Integrierte mechanisch-elektronische Systeme, Darmstadt. Fortschr.-Ber. VDI 12(179), 168–177. Düsseldorf, VDI (1993)
12.
Zurück zum Zitat Svaricek, F., Kowalczyk, K., Marienfeld, P., Karkosch, H.J.: Mechatronische Systeme zur Steigerung des Schwingungskomforts in Kraftfahrzeugen. Automatisierungstechnische Praxis – atp 47(7), 47–89 (2005) Svaricek, F., Kowalczyk, K., Marienfeld, P., Karkosch, H.J.: Mechatronische Systeme zur Steigerung des Schwingungskomforts in Kraftfahrzeugen. Automatisierungstechnische Praxis – atp 47(7), 47–89 (2005)
13.
Zurück zum Zitat Habedank, W., Pahl, G.: Schaltkennlinienbeeinflussung bei Reibungskupplungen. Konstruktion 48, 87–93 (1996) Habedank, W., Pahl, G.: Schaltkennlinienbeeinflussung bei Reibungskupplungen. Konstruktion 48, 87–93 (1996)
14.
Zurück zum Zitat Schweitzer, G.: Magnetic Bearings. 1st Int. Symp. ETH Zürich. Springer, Berlin (1988) Schweitzer, G.: Magnetic Bearings. 1st Int. Symp. ETH Zürich. Springer, Berlin (1988)
15.
Zurück zum Zitat Laier, D., Markert, R.: Ein Beitrag zu sensorlosen Magnetlagern. ZAMM 78, 577–578 (1998)MATH Laier, D., Markert, R.: Ein Beitrag zu sensorlosen Magnetlagern. ZAMM 78, 577–578 (1998)MATH
16.
Zurück zum Zitat Nordmann, R., Aenis, M., Knopf, E., Straßburger, S.: Active Magnetic Bearings. 7th International Conference Vibrations in Rotating Machines (IMechE), Nottingham, UK (2000) Nordmann, R., Aenis, M., Knopf, E., Straßburger, S.: Active Magnetic Bearings. 7th International Conference Vibrations in Rotating Machines (IMechE), Nottingham, UK (2000)
17.
Zurück zum Zitat Dach, H., Köpf, P.: PKW-Automatikgetriebe. Die Bibliothek der Technik, Bd. 88. Verlag moderne industrie AG, Landsberg/Lech (1994) Dach, H., Köpf, P.: PKW-Automatikgetriebe. Die Bibliothek der Technik, Bd. 88. Verlag moderne industrie AG, Landsberg/Lech (1994)
18.
Zurück zum Zitat Runge, W.: Die Mechatronik als Zukunftsdisziplin der Automobilentwicklung. Automotive Engineering Partners 6, 70–74 (2000) Runge, W.: Die Mechatronik als Zukunftsdisziplin der Automobilentwicklung. Automotive Engineering Partners 6, 70–74 (2000)
19.
Zurück zum Zitat Ingenbleek, R., Glaser, R., Mayr, K.H.: Von der Komponentenentwicklung zur integrierten Funktionsentwicklung am Beispiel der Aktuatorik und Sensorik für Pkw-Automatengetriebe. Mechatronik 2005 – Innovative Produktentwicklung, Wiesloch, Germany. VDI Bericht 1892, 575–592. VDI, Düsseldorf (2005) Ingenbleek, R., Glaser, R., Mayr, K.H.: Von der Komponentenentwicklung zur integrierten Funktionsentwicklung am Beispiel der Aktuatorik und Sensorik für Pkw-Automatengetriebe. Mechatronik 2005 – Innovative Produktentwicklung, Wiesloch, Germany. VDI Bericht 1892, 575–592. VDI, Düsseldorf (2005)
20.
Zurück zum Zitat Kallenbach, R., Kunz, D., Schramm, W.: Optimierung des Fahrzeugverhaltens mit semiaktiven Fahrwerkregelungen. VDI, Düsseldorf (1988) Kallenbach, R., Kunz, D., Schramm, W.: Optimierung des Fahrzeugverhaltens mit semiaktiven Fahrwerkregelungen. VDI, Düsseldorf (1988)
21.
Zurück zum Zitat Bußhardt, J., Isermann, R.:Selbsteinstellende Radaufhängung. Automatisierungstechnik 44(7), 351–357 (1996) Bußhardt, J., Isermann, R.:Selbsteinstellende Radaufhängung. Automatisierungstechnik 44(7), 351–357 (1996)
22.
Zurück zum Zitat Causemann, P.: Kraftfahrzeugstoßdämpfer. Verlag moderne industrie AG, Landsberg/Lech (1999) Causemann, P.: Kraftfahrzeugstoßdämpfer. Verlag moderne industrie AG, Landsberg/Lech (1999)
23.
Zurück zum Zitat Feuser, A.: Zukunftstechnologie Mechatronik. Ölhydraul. Pneumatik 46(9), 436 (2002) Feuser, A.: Zukunftstechnologie Mechatronik. Ölhydraul. Pneumatik 46(9), 436 (2002)
24.
Zurück zum Zitat Bosch, R.: Ottomotor-Management. Vieweg, Wiesbaden (2004) Bosch, R.: Ottomotor-Management. Vieweg, Wiesbaden (2004)
25.
Zurück zum Zitat Bosch, R.: Dieselmotor-Management. Vieweg, Wiesbaden (2003) Bosch, R.: Dieselmotor-Management. Vieweg, Wiesbaden (2003)
26.
Zurück zum Zitat Isermann, R. (Hrsg.): Elektronisches Management motorischer Fahrzeugantriebe. Vieweg + Teubner, Wiesbaden (2010) Isermann, R. (Hrsg.): Elektronisches Management motorischer Fahrzeugantriebe. Vieweg + Teubner, Wiesbaden (2010)
27.
Zurück zum Zitat Kief, H.B.: NC/CNC-Handbuch. Hanser, München (2003) Kief, H.B.: NC/CNC-Handbuch. Hanser, München (2003)
28.
Zurück zum Zitat Mitschke, M., Wallentowitz, H.: Dynamik der Kraftfahrzeuge, 4. Aufl. Springer, Berlin (2004) CrossRef Mitschke, M., Wallentowitz, H.: Dynamik der Kraftfahrzeuge, 4. Aufl. Springer, Berlin (2004) CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Bußhardt, J., Isermann, R.: Parameter adaptive semi-active shock absorbers. ECC European Control Conference, Groningen, Netherlands, June 28–July 1, Bd. 4, 2254–2259. (1993) Bußhardt, J., Isermann, R.: Parameter adaptive semi-active shock absorbers. ECC European Control Conference, Groningen, Netherlands, June 28–July 1, Bd. 4, 2254–2259. (1993)
30.
Zurück zum Zitat Lückel, J.: Die aktive Dämpfung von Vertikalschwingungen bei Kraftfahrzeugen. ATZ 76(3), 160–164 (2001) Lückel, J.: Die aktive Dämpfung von Vertikalschwingungen bei Kraftfahrzeugen. ATZ 76(3), 160–164 (2001)
31.
Zurück zum Zitat Metz, D., Maddock, J.: Optimal Ride Height and Pitch Control for Championship Race Cars. Automatica 22(5), 509–520 (1986)CrossRefMATH Metz, D., Maddock, J.: Optimal Ride Height and Pitch Control for Championship Race Cars. Automatica 22(5), 509–520 (1986)CrossRefMATH
32.
Zurück zum Zitat Schramm, W., Landesfeind, K., Kallenbach, R.: Ein Hochleistungskonzept zur aktiven Fahrwerkregelung mit reduziertem Energiebedarf. ATZ 94(7/8), 392–405 (1992) Schramm, W., Landesfeind, K., Kallenbach, R.: Ein Hochleistungskonzept zur aktiven Fahrwerkregelung mit reduziertem Energiebedarf. ATZ 94(7/8), 392–405 (1992)
33.
Zurück zum Zitat van Zanten, A.T., Erhardt, R., Pfaff, G.: FDR – Die Fahrdynamik-Regelung von Bosch. ATZ 96(11), 674–689 (1994) van Zanten, A.T., Erhardt, R., Pfaff, G.: FDR – Die Fahrdynamik-Regelung von Bosch. ATZ 96(11), 674–689 (1994)
34.
Zurück zum Zitat Rieth, P., Drumm, S., Harnischfeger, M.: Elektronisches Stabilitätsprogramm. Verlag moderne industrie AG, Landsberg/Lech (2001) Rieth, P., Drumm, S., Harnischfeger, M.: Elektronisches Stabilitätsprogramm. Verlag moderne industrie AG, Landsberg/Lech (2001)
35.
36.
Zurück zum Zitat Schwartz, H.J.: Regelungder Radsatzdrehzahl zur maximalen Kraftschlussausnutzung bei elektrischen Triebfahrzeugen. Dissertation TH Darmstadt (1992) Schwartz, H.J.: Regelungder Radsatzdrehzahl zur maximalen Kraftschlussausnutzung bei elektrischen Triebfahrzeugen. Dissertation TH Darmstadt (1992)
37.
Zurück zum Zitat Goodall, R., Kortüm, W.: Mechatronics Developments for Railway Vehicles of the Future. IFAC Conference on Mechatronic Systems, Darmstadt, Germany. Elsevier, London (2000) Goodall, R., Kortüm, W.: Mechatronics Developments for Railway Vehicles of the Future. IFAC Conference on Mechatronic Systems, Darmstadt, Germany. Elsevier, London (2000)
38.
Zurück zum Zitat Pearson, J.T., Goodall, R.M., Mei, T.X., Himmelstein, G.: Active Stability Control Strategies for High Speed Bogie. Control Eng. Pract. 12, 1381–1391 (2004)CrossRef Pearson, J.T., Goodall, R.M., Mei, T.X., Himmelstein, G.: Active Stability Control Strategies for High Speed Bogie. Control Eng. Pract. 12, 1381–1391 (2004)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat VDI-RL 2221, Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte. Beuth Verlag, Berlin (1993) VDI-RL 2221, Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte. Beuth Verlag, Berlin (1993)
40.
Zurück zum Zitat VDI/VDE-RL 2422: Entwicklungsmethodik für Geräte mit Steuerung durch Mikroelektronik Beuth Verlag, Berlin (1994) VDI/VDE-RL 2422: Entwicklungsmethodik für Geräte mit Steuerung durch Mikroelektronik Beuth Verlag, Berlin (1994)
41.
Zurück zum Zitat Isermann, R.: Supervision, Fault-Detection and Fault-Diagnosis Methods – An Introduction. Control Eng. Pract. 5(5), 639–652 (1997)CrossRef Isermann, R.: Supervision, Fault-Detection and Fault-Diagnosis Methods – An Introduction. Control Eng. Pract. 5(5), 639–652 (1997)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat Isermann, R.: Fault-Diagnosis Systems – An Introduction from Fault Detection to Fault Tolerance. Springer, Berlin (2006) Isermann, R.: Fault-Diagnosis Systems – An Introduction from Fault Detection to Fault Tolerance. Springer, Berlin (2006)
43.
Zurück zum Zitat Gertler, J.: Fault Detection and Diagnosis in Engineering Systems. Marcel Dekker, New York (1998) Gertler, J.: Fault Detection and Diagnosis in Engineering Systems. Marcel Dekker, New York (1998)
44.
Zurück zum Zitat Chen, J., Patton, R.J.: Robust Model-Based Fault Diagnosis for Dynamic Systems. Kluwer, Boston (1999) CrossRefMATH Chen, J., Patton, R.J.: Robust Model-Based Fault Diagnosis for Dynamic Systems. Kluwer, Boston (1999) CrossRefMATH
45.
Zurück zum Zitat VDI 2206: Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme. Beuth Verlag, Berlin (2004) VDI 2206: Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme. Beuth Verlag, Berlin (2004)
46.
Zurück zum Zitat STARTS Guide: The STARTS Purchases Handbook: Software Tools for Application to Large Real-Time Systems, 2. Aufl. National Computing Centre Publications, Manchester (1989) STARTS Guide: The STARTS Purchases Handbook: Software Tools for Application to Large Real-Time Systems, 2. Aufl. National Computing Centre Publications, Manchester (1989)
47.
Zurück zum Zitat Bröhl, A.P.: Das V-Modell – Der Standard für Softwareentwicklung, 2. Aufl. Oldenbourg, München (1995) MATH Bröhl, A.P.: Das V-Modell – Der Standard für Softwareentwicklung, 2. Aufl. Oldenbourg, München (1995) MATH
48.
Zurück zum Zitat Isermann, R.: Mechatronische Systeme, 2. Aufl. Springer, Berlin (2008) Isermann, R.: Mechatronische Systeme, 2. Aufl. Springer, Berlin (2008)
49.
Zurück zum Zitat Gausemeier, J., Grasmann, M., Kespohl, H.D.: Verfahren zur Integration von Gestaltungs- und Berechnungssystemen. VDI-Berichte Nr. 1487. VDI, Düsseldorf (1999) Gausemeier, J., Grasmann, M., Kespohl, H.D.: Verfahren zur Integration von Gestaltungs- und Berechnungssystemen. VDI-Berichte Nr. 1487. VDI, Düsseldorf (1999)
50.
Zurück zum Zitat James, J., Cellier, F., Pang, G., Gray, J., Mattson, S.E.: The State of Computer-Aided Control System Design (CACSD). IEEE Control Syst. Mag. 15(2), 6–7 (1995)CrossRef James, J., Cellier, F., Pang, G., Gray, J., Mattson, S.E.: The State of Computer-Aided Control System Design (CACSD). IEEE Control Syst. Mag. 15(2), 6–7 (1995)CrossRef
51.
Zurück zum Zitat Otter, M., Cellier, C.: Software for Moling and Simulating Control Systems. In: WS Levine, The Control Handbook, 415–428. CRC Press, Boca Raton (1996) Otter, M., Cellier, C.: Software for Moling and Simulating Control Systems. In: WS Levine, The Control Handbook, 415–428. CRC Press, Boca Raton (1996)
52.
Zurück zum Zitat Elmqvist, H.: Object-Oriented Modeling and Automatic Formula Manipulation in Dymola. Scandin. Simul. Society SIMS, Kongsberg (1993) Elmqvist, H.: Object-Oriented Modeling and Automatic Formula Manipulation in Dymola. Scandin. Simul. Society SIMS, Kongsberg (1993)
53.
Zurück zum Zitat Hiller, M.: Modelling, Simulation and Control Design for Large and Heavy Manipulators. International Conference on Recent Advances in Mechatronics, August 14–16, Istanbul, Turkey, S. 78–85 (1995) Hiller, M.: Modelling, Simulation and Control Design for Large and Heavy Manipulators. International Conference on Recent Advances in Mechatronics, August 14–16, Istanbul, Turkey, S. 78–85 (1995)
54.
Zurück zum Zitat Otter, M., Elmqvist, E.: Modelica – Language, Libraries, Tools. Workshop and EU-Project. Simulation News Europe 29/30, 3–8 (2000) Otter, M., Elmqvist, E.: Modelica – Language, Libraries, Tools. Workshop and EU-Project. Simulation News Europe 29/30, 3–8 (2000)
55.
Zurück zum Zitat Otter, M., Schweiger, C.: Modellierung mechatronischer systeme mit MODELICA. Mechatronischer Systementwurf: Methoden – Werkzeuge – Erfahrungen – Anwendungen, Darmstadt 2004. VDI Ber. 1842, 39–50. VDI, Düsseldorf (2004) Otter, M., Schweiger, C.: Modellierung mechatronischer systeme mit MODELICA. Mechatronischer Systementwurf: Methoden – Werkzeuge – Erfahrungen – Anwendungen, Darmstadt 2004. VDI Ber. 1842, 39–50. VDI, Düsseldorf (2004)
56.
Zurück zum Zitat van Amerongen, J.: Mechatronic Education and Research – 15 Years of Experience. 3rd Ifac Symposium on Mechatronic Systems, Sydney, Australia, Sep 6–8, 595–607. Pergamon, Oxford (2004) van Amerongen, J.: Mechatronic Education and Research – 15 Years of Experience. 3rd Ifac Symposium on Mechatronic Systems, Sydney, Australia, Sep 6–8, 595–607. Pergamon, Oxford (2004)
57.
Zurück zum Zitat Bender, E., Darms, M., Schorn, M., Stählin, U., Isermann, R., Winner, H., Landau, K.: Antikollisionssystem Proreta – Auf dem Weg zum unfallvermeidenden Fahrzeug. Teil 1: Grundlagen des Systems. Teil 2: Ergebnisse ATZ – Automobiltechnische Zeitschrift 109(4), 336–341 und (5): 456–463 (2007) Bender, E., Darms, M., Schorn, M., Stählin, U., Isermann, R., Winner, H., Landau, K.: Antikollisionssystem Proreta – Auf dem Weg zum unfallvermeidenden Fahrzeug. Teil 1: Grundlagen des Systems. Teil 2: Ergebnisse ATZ – Automobiltechnische Zeitschrift 109(4), 336–341 und (5): 456–463 (2007)
58.
Zurück zum Zitat Hohm, A., Mannale, R., Schmitt, K., Wojek, C.: Vermeidung von Überholunfällen ATZ – Automobiltechnische Zeitschrift 112(10), 712–718 (2010)CrossRef Hohm, A., Mannale, R., Schmitt, K., Wojek, C.: Vermeidung von Überholunfällen ATZ – Automobiltechnische Zeitschrift 112(10), 712–718 (2010)CrossRef
59.
Zurück zum Zitat Isermann, R., Engine Modeling and Control. Springer Verlag, Berlin (2014) CrossRef Isermann, R., Engine Modeling and Control. Springer Verlag, Berlin (2014) CrossRef
60.
Metadaten
Titel
Mechatronische Systeme – eine kurze Einführung
verfasst von
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Rolf Isermann
Copyright-Jahr
2017
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-15489-9_17

    Premium Partner