Die Mechatronik ermöglicht die Herstellung von Produkten mit neuen Eigenschaften. Dies ist aber mit einer enormen Zunahme an Systemkomplexität verbunden, deren Beherrschung eine strukturierte Entwicklung und Programmierung, insbesondere aber auch eine strukturierte Modellierung erfordert. Am Mechatronik Laboratorium Paderborn ist hierfür eine Entwurfs- und Modellierungsstruktur entstanden, die sich in zahlreichen Anwendungen sehr gut bewährte. Als Beispiel wird das Projekt eines neuen Zugsystems vorgestellt, das konsequent nach mechatronischen Gesichtspunkten entwickelt und aufgebaut wurde. Es handelt sich um ein Shuttle, bestehend aus zwei Fahrmodulen und einem Fahrgast-/Frachtmodul. Die Fahrmodule setzen sich aus Antriebs-/Bremsmodul, Trag-/Führungsmodul und dem Feder-Neige-Modul zusammen. Das 'Autonome Mechatronisches System'-Shuttle besteht aus der Tragstruktur des Wagenkasten, aus Sensorik für Beschleunigung in allen sechs räumlichen Freiheitsgraden und für die Geschwindigkeit in Fahrtrichtung. Die Shuttle-Regelung kontrolliert die Fahrgeschwindigkeit und die gewünschten Komfortbedingungen, wie z.B. Querbeschleunigung bei Kurvenfahrt und Nickbewegung beim Bremsen und Beschleunigen. Mehrere Shuttles können einen Konvoi bilden, der zu einem 'Vernetzten Mechatronischen System' zusammengefaßt wird. Dieser Konvoi benötigt Sensoren für die Position der einzelnen Shuttles zueinander und für die Position des gesamten Konvois im Schienennetz. Die Hierarchisierung der einzelnen Module wird gezeigt und die Ausarbeitung der Funktionsmodule beschrieben. Die exemplarische Darstellung des Objektmodells für den Mechatronikentwurf erfolgt am Feder-/Neigemodul. Durch Anwendung der hierarchischen Entwurfsstruktur ergibt sich eine modulare Modellstruktur, die den Haupt- und Nebenbewegungsfunktionen entspricht. Weiterführend ist diese Systematik und Strukturierung auf die Hardwarearchitektur und die Implementierung auf dem Fahrzeug anzuwenden.
Entwurfs- und Modellierungsstruktur der Mechatronik am Beispiel der neuen Bahntechnik Paderborn
2001
6 Seiten, 7 Bilder, 1 Tabelle, 7 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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