دانلود کتاب Automatisierungstechnik: Methoden für die Überwachung und Steuerung kontinuierlicher und ereignisdiskreter Systeme

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Inhaltsverzeichnis\nVerzeichnis der Anwendungsbeispiele\nHinweise zum Gebrauch des Buches\nTeil 1: Einführung\n 1. Ziele und Aufgaben der Automatisierungstechnik\n 1.1 Ziele der Automatisierungstechnik\n 1.2 Anwendungsbeispiele\n 1.2.1 Prozessautomatisierung\n 1.2.2 Fertigungsautomatisierung\n 1.2.3 Gebäudeautomatisierung\n 1.2.4 Überwachung und Steuerung von Energiesystemen\n 1.2.5 Automatisierungstechnik in Fahrzeugen\n 1.2.6 Überwachung und Steuerung des Flugverkehrs\n 1.2.7 Automatisierungsaufgaben in der Informations- und Kommunikationstechnik\n 1.2.8 Zusammenfassung: Notwendigkeit der Automatisierung technischer Systeme\n 1.3 Grundstruktur automatisierter Systeme\n 1.3.1 Beziehungen zwischen der Automatisierungseinrichtung und dem zu automatisierenden Prozess\n 1.3.2 Das Rückkopplungsprinzip\n 1.3.3 Die Rolle des Menschen in automatisierten Systemen\n 1.3.4 Spezielle Klassen automatisierter Systeme\n 1.4 Automatisierungsaufgaben\n 1.4.1 Modellbildung dynamischer Systeme\n 1.4.2 Vorhersage des Systemverhaltens\n 1.4.3 Planung von Steuereingriffen\n 1.4.4 Zustandsbeobachtung\n 1.4.5 Prozessdiagnose\n 1.4.6 Regelung und Steuerung\n 1.4.7 Kombination von Automatisierungsfunktionen\n 1.4.8 Automatisierungshierarchie\n 1.5 Realisierung von Automatisierungseinrichtungen\n 1.5.1 Methoden und Geräte\n 1.5.2 Lösungsweg für Automatisierungsaufgaben\n 1.5.3 Beziehungen zwischen der Automatisierungstechnik und angrenzenden Fachdisziplinen\n Literaturhinweise\n 2. Grundlegende Eigenschaften dynamischer Systeme\n 2.1 Grundbegriffe der Systemtheorie\n 2.1.1 Signal, Prozess, System\n 2.1.2 Kontinuierliche und diskrete Signale und Systeme\n 2.1.3 Statische und dynamische Systeme\n 2.1.4 Autonome und gesteuerte Systeme\n 2.1.5 Gemeinsamkeiten und Unterschiede kontinuierlicher und diskreter Systeme\n 2.2 Blockschaltbild und Signalflussgraph\n 2.2.1 Struktur dynamischer Systeme\n 2.2.2 Blockschaltbild\n 2.2.3 Signalflussgraph\n 2.3 Dekomposition und Aggregation von Systemen\n 2.4 Kopplungsanalyse\n 2.5 Steuerungen in der offenenWirkungskette und im geschlossenen Kreis\n Literaturhinweise\nTeil 2: Automatisierung kontinuierlicher Systeme\n 3. Beschreibung kontinuierlicher Systeme\n 3.1 Modellbildungsaufgabe\n 3.2 Systembeschreibung durch lineare Differentialgleichungen\n 3.3 Zustandsraummodell linearer Systeme\n 3.3.1 Zustandsgleichung und Ausgabegleichung\n 3.3.2 Zustandsbegriff\n 3.3.3 Normierung der Signale und Parameter\n 3.3.4 Blockschaltbild und Signalflussgraph des Zustandsraummodells\n 3.3.5 Zustandsraumdarstellung von Mehrgrößensystemen\n 3.3.6 Gleichgewichtszustand linearer Systeme\n 3.4 Zustandsraummodell nichtlinearer Systeme\n 3.5 Linearisierung\n 3.6 Kompositionale Modellbildung kontinuierlicher Systeme\n Literaturhinweise\n 4. Verhalten kontinuierlicher Systeme\n 4.1 Vorhersage des Systemverhaltens\n 4.2 Verhalten linearer Systeme\n 4.2.1 Lösung der Zustandsgleichung\n 4.2.2 Berechnung der Ausgangsgröße\n 4.2.3 Anmerkungen zum Zustandsbegriff\n 4.2.4 Bewegungsgleichung in kanonischer Form\n 4.2.5 Übergangsfunktion\n 4.2.6 Berechnung der Matrixexponentialfunktion\n 4.3 Verhalten nichtlinearer Systeme\n 4.3.1 Lösung der nichtlinearen Modellgleichungen\n 4.3.2 Rechnergestützte Analyse nichtlinearer Systeme\n 4.4 Kennwertermittlung\n Literaturhinweise\n 5. Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit\n 5.1 Definition der Steuerbarkeit und der Beobachtbarkeit\n 5.2 Steuerbarkeit linearer Systeme\n 5.2.1 Steuerbarkeitskriterium\n 5.2.2 Eigenschaften vollständig steuerbarer Systeme\n 5.3 Beobachtbarkeit linearer Systeme\n 5.3.1 Beobachtbarkeitskriterium\n 5.3.2 Berechnung des Anfangszustands aus nMesswerten\n 5.3.3 Bestimmung des Anfangszustands mit Hilfe der gramschen Beobachtbarkeitsmatrix\n 5.4 Strukturelle Steuerbarkeit und strukturelle Beobachtbarkeit\n 5.4.1 Strukturgraph\n 5.4.2 Definition und Kriterien für die strukturelle Steuerbarkeit und strukturelle Beobachtbarkeit\n 5.4.3 Strukturelle Analyse nichtlinearer Systeme\n 5.5 Systemzerlegung entsprechend den Steuerbarkeits- und Beobachtbarkeitseigenschaften\n Literaturhinweise\n 6. Stabilität\n 6.1 Stabilitätsdefinition\n 6.2 Stabilitätsanalyse linearer Systeme\n 6.2.1 Stabilitätsanalyse anhand der Eigenwerte der Systemmatrix\n 6.2.2 Hurwitzkriterium\n 6.3 Stabilitätsanalyse nichtlinearer Systeme\n 6.3.1 Lösungswege\n 6.3.2 Stabilitätsprüfung mit dem linearisierten Modell\n 6.3.3 Direkte Methode von Ljapunow\n 6.3.4 Anwendung der Direkten Methode auf lineare Systeme\n 6.4 Stabilität von Regelkreisen\n 6.4.1 Stabilität der Regelstrecke und des Regelkreises\n 6.4.2 Robuste Stabilität\n 6.5 Ausblick: Weitere Verfahren für die Stabilitätsprüfung\n Literaturhinweise\n 7. Einschleifige Regelkreise\n 7.1 Regelungsaufgabe für kontinuierliche Systeme\n 7.2 Modell des Standardregelkreises\n 7.2.1 LinearerRegelkreis\n 7.2.2 Nichtlinearer Regelkreis\n 7.3 Wichtige Eigenschaften von Regelkreisen\n 7.3.1 Störkompensation und Sollwertfolge\n 7.3.2 ErreichbareRegelgüte\n 7.3.3 Robustheit\n 7.4 Reglertypen\n 7.4.1 PID-Regler\n 7.4.2 Weitere Reglerkomponenten\n Literaturhinweise\n 8. Einstellregeln für PID-Regler\n 8.1 Entwurfsschritte\n 8.2 Einstellregeln von ZIEGLER und NICHOLS\n 8.3 Robuste PI-Regelung\n 8.3.1 Gegenkopplungsbedingung für I-Regler\n 8.3.2 Reglereinstellung\n 8.3.3 Erweiterung auf PI-Regler\n 8.4 Ausblick: Verfahren für den Reglerentwurf\n Literaturhinweise\n 9. Zustandsbeobachtung kontinuierlicher Systeme\n 9.1 Beobachtungsaufgabe\n 9.2 Luenbergerbeobachter\n 9.2.1 Grundidee\n 9.2.2 Beobachterstruktur\n 9.2.3 Wahl der Beobachterrückführung\n 9.2.4 Verhalten des Beobachters bei Störungen und Modellunsicherheiten\n 9.3 Beobachter für nichtlineare Systeme\n 9.4 Anwendungen der Zustandsbeobachtung\n 9.4.1 Beobachtung eines Teilsystems\n 9.4.2 Online-Vorhersage des Systemverhaltens\n 9.4.3 Regelung unter Verwendung einer beobachteten Regelgröße\n Literaturhinweise\n 10. Diagnose kontinuierlicher Systeme\n 10.1 Diagnoseaufgabe und Lösungswege\n 10.1.1 Diagnoseaufgabe\n 10.1.2 Diagnoseschritte\n 10.1.3 Signalbasierte und modellbasierte Diagnose\n 10.1.4 Modelle des fehlerfreien und des fehlerhaften Systems\n 10.1.5 Diagnose mit statischen und dynamischenModellen\n 10.1.6 Prinzip der konsistenzbasierten Diagnose\n 10.2 Fehlererkennung mit einem Zustandsbeobachter\n 10.3 Sensorüberwachung\n 10.3.1 Aufgabenstellung\n 10.3.2 Fehlerlokalisierung mit dedizierten Beobachtern\n 10.3.3 Erweiterung\n 10.4 Fehleridentifikation\n 10.4.1 Fehleridentifikation mit einer Beobachterbank\n 10.4.2 Fehleridentifikation unter Verwendung von Fehlermodellen\n 10.4.3 Entwurf beobachtergestützter Diagnosesysteme\n 10.5 Ausblick: Diagnose und fehlertolerante Steuerung\n Literaturhinweise\nTeil 3: Automatisierung ereignisdiskreter Systeme\n 11. Beschreibung diskreter Systeme\n 11.1 Modellbildungsaufgabe\n 11.1.1 Diskrete Signale und Ereignisse\n 11.1.2 Modellbildungsziel und Modellbildungsschritte\n 11.2 Deterministische Automaten\n 11.2.1 Autonome deterministische Automaten\n 11.2.2 Deterministische Automaten mit Eingang und Ausgang\n 11.3 NichtdeterministischeAutomaten\n 11.3.1 Deterministische und nichtdeterministische Systeme\n 11.3.2 Autonome nichtdeterministische Automaten\n 11.3.3 Nichtdeterministische Automaten mit Eingang und Ausgang\n 11.4 Stochastische Automaten\n 11.4.1 Stochastische Prozesse\n 11.4.2 Autonome stochastische Automaten\n 11.4.3 Stochastische Automaten mit Eingang und Ausgang\n 11.4.4 Markoveigenschaft dynamischer Systeme\n 11.5 Petrinetze\n 11.5.1 Autonome Petrinetze\n 11.5.2 Petrinetzemit Eingang undAusgang\n 11.5.3 Beziehungen zwischen Petrinetzen und Automaten\n 11.6 Kompositionale Modellbildung diskreter Systeme\n 11.6.1 Modellbildungsaufgabe\n 11.6.2 Synchronisation von Automaten\n 11.6.3 Reihenschaltung\n 11.6.4 Rückführautomat\n Literaturhinweise\n 12. Verhalten diskreter Systeme\n 12.1 Vorhersage des Systemverhaltens\n 12.2 Verhalten deterministischerAutomaten\n 12.2.1 Berechnung der Zustands- und Ausgabefolge\n 12.2.2 Erreichbarkeitsanalyse des Automatengraphen\n 12.2.3 Strukturelle Analyse deterministischer Automaten\n 12.2.4 Steuerbarkeit deterministischerAutomaten\n 12.3 Verhalten nichtdeterministischerAutomaten\n 12.3.1 Berechnung der Zustands- und Ausgabefolgen\n 12.3.2 Strukturelle Analyse nichtdeterministischer Automaten\n 12.3.3 Steuerbarkeit nichtdeterministischer Automaten\n 12.4 Verhalten stochastischer Automaten\n 12.4.1 Berechnung der Zustandsfolgen autonomer stochastischer Automaten\n 12.4.2 Strukturelle Analyse stochastischer Automaten\n 12.4.3 Erweiterung auf Automaten mit Eingang und Ausgang\n 12.5 Verhalten von Petrinetzen\n 12.5.1 Berechnung der Markierungsfolgen\n 12.5.2 StrukturelleAnalyse von Petrinetzen\n 12.5.3 Invarianten\n Literaturhinweise\n 13. Steuerung diskreter Systeme\n 13.1 Steuerungsaufgaben für diskrete Systeme\n 13.2 Verknüpfungssteuerungen\n 13.3 Ablaufsteuerungen\n 13.3.1 Reglergesetz\n 13.3.2 Zeitplansteuerungen\n 13.4 Speicherprogrammierbare Steuerungen\n Literaturhinweise\n 14. Entwurf diskreter Steuerungen\n 14.1 Entwurfsschritte\n 14.1.1 Systematischer Steuerungsentwurf\n 14.1.2 Heuristische Festlegung des Steuerungsgesetzes\n 14.2 Reglerentwurf für Automaten\n 14.2.1 Entwurfsproblem\n 14.2.2 Reglerentwurf für deterministischeAutomaten\n 14.2.3 Erweiterungen\n 14.2.4 Reglerentwurf für nichtdeterministische Automaten\n 14.3 Reglerentwurf für Petrinetze\n 14.3.1 Entwurfmit Hilfe des Erreichbarkeitsgraphen\n 14.3.2 Steuerungsentwurf unter Nutzung von S-Invarianten\n 14.4 Verifikation diskreter Steuerungen\n Literaturhinweise\n 15. Zustandsbeobachtung diskreter Systeme\n 15.1 Beobachtungsaufgabe\n 15.2 Beobachtung deterministischer und nichtdeterministischer Automaten\n 15.2.1 Beobachtungsalgorithmus für nichtdeterministische Automaten\n 15.2.2 Darstellung des Beobachtungsalgorithmus als Automat\n 15.2.3 Anwendung des Beobachtungsalgorithmus auf deterministische Automaten\n 15.2.4 Konsistenz von E/A-Paaren mit nichtdeterministischen Automaten\n 15.3 Beobachtung stochastischer Automaten\n Literaturhinweise\n 16. Diagnose diskreter Systeme\n 16.1 Diagnoseaufgabe\n 16.2 Diagnose nichtdeterministischer Automaten\n 16.2.1 Modellierung fehlerbehafteter Systeme\n 16.2.2 Detektion konstanter Fehler\n 16.2.3 Identifikation konstanter Fehler\n 16.2.4 Identifikation zeitabhängiger Fehler\n 16.3 Diagnose stochastischer Automaten\n 16.3.1 Beschreibung fehlerbehafteter Systeme durch stochastische Automaten\n 16.3.2 Grundidee der Diagnose stochastischer Systeme\n 16.3.3 Diagnosealgorithmus\n Literaturhinweise\n 17. Ausblick: Überwachung und Steuerung hybrider dynamischer Systeme\n 17.1 Automatisierung kontinuierlicher und ereignisdiskreter Systeme\n 17.2 Hybride dynamische Systeme\n Literaturhinweise\n Literaturverzeichnis\nAnhänge\n Anhang 1: Lösung der Übungsaufgaben\n Anhang 2: Fachwörter deutsch – englisch\nSachwortverzeichnis