Themenmodul Servohydraulik - geregelte hydraulische Antriebe

Credits Workload Kontaktzeit Selbststudium Dauer
6 CP180 h 4 SWS (42 h)138 h

Teilnahmevoraussetzungen

Empfohlene Voraussetzungen:

  • Grundlagen der Fluidtechnik
  • Regelungstechnik

Lehrveranstaltungen

Veranstaltung/ Lehrform CP SWS Häufigkeit
Vorlesung Servohydraulik - geregelte hydraulische Antriebe 6 CP 2 SWS SoSe, jährlich
Übung Servohydraulik - geregelte hydraulische Antriebe   2 SWS SoSe, jährlich

Prüfungsleistung

2-stündige Klausur

Note

Die Modulnote ist die Note der Klausur.

Lernergebnisse / Kompetenzen

Fachbezogen:

  • Die Studierenden kennen die Begriffe und die typischen Anwendungen der Servohydraulik.
  • Die Studierenden sind in der Lage, den Aufbau und die Systematik geregelter hydraulischer Antriebe bestehend aus Stellgliedern (d.h. Ventilen und Pumpen), Aktoren (d.h. Linear- und Rotationsmotoren), Sensoren und Regeleinrichtungen zu erklären.
  • Basierend auf den erworbenen Kenntnissen können die Studierenden das statische Verhalten ventilgesteuerter hydraulischer Antriebe mathematisch beschreiben.
  • Die Studierenden können eine beliebige hydraulische Steuerkette analysieren und das dynamische Verhalten der Systeme bestimmen. Sie sind fähig, die Grenzen eines mathematischen Antriebsmodells aufzuzeigen.
  • Ausgehend von der Analyse der offenen Steuerketten können die Studierenden in Abhängigkeit der erforderlichen Regelgröße (d.h. Kraft, Geschwindigkeit, Position) die geschlossenen Regelkreise für hydraulische Antriebe konzipieren.
  • Während der Bedienung eines servohydraulischen Antriebs im Versuchsfeld des Instituts sind die Studierenden in der Lage, unterschiedliche Regler zu bewerten.

Nicht fachbezogen (z.B. Teamarbeit, Präsentation, Projektmanagement, etc.):

  • In Vorlesungen und Übungen werden die Studierenden zu einer aktiven Beteiligung am Unterricht angeregt, indem ihnen Fragen gestellt werden (Präsentation).
  • Im Rahmen einer Demonstrationsübung wird kleineren Gruppen von Studierenden ein Problem dargestellt, das gemeinsam mit einem Betreuer gelöst wird (Teamarbeit, Projektmanagement).

Inhalte

  • Einführung in Servohydraulik
  • Geschichte, Stand der Technik und Anwendungsbeispiele
  • Übersicht und Systematik geregelter hydraulischer Antriebe
  • Stellglieder von geregelten hydraulischen Antrieben I
  • Stetige Ventile
  • Aufbau stetiger Ventile
  • Statisches und dynamisches Verhalten stetiger Ventile
  • Stellglieder von geregelten hydraulischen Antrieben II
  • Verstellpumpen und Motoren
  • Aufbau und Verhalten von Verstellpumpen und Motoren
  • Hydraulische Aktoren, Sensoren und Regeleinrichtungen in der Servohydraulik
  • Aufbau, Eigenschaften und Wirkungsgrad von Zylindern, Schwenkmotoren und Rotationsmotoren
  • Aufbau und Funktionsweise von Weg- und Drucksensoren
  • Analoge und digitale Reglerbaugruppen
  • Statische Kennwerte ventilgesteuerter hydraulischer Antriebe I
  • Systematik der Ventilsteuerungen
  • Hydraulische Halb- und Vollbrücken
  • Statische Kennwerte ventilgesteuerter hydraulischer Antriebe II
  • Kenngrößen und Kennlinienfelder
  • Linearisierung der Kennfelder
  • Statische Kennwerte ventilgesteuerter hydraulischer Antriebe III
  • Experimentelle und datenblattbasierte Ermittlung der Kenngrößen
  • Wirkungsgrad und Fertigungsaufwand von Ventilsteuerungen
  • Modellbildung hydraulischer Antriebe I
  • Strukturpläne der Steuerketten: Ventil-Linearmotor, Ventil-Rotationsmotor, Verstellpumpe-Linearmotor, Verstellpumpe-Rotationsmotor
  • Mathematisches Modell eines Ventils
  • Modellbildung hydraulischer Antriebe II
  • Mathematische Modelle von Verstellpumpe und -motor
  • Dynamische Kennwerte der Steuerketten: Ventil-Linearmotor, Ventil-Rotationsmotor, Verstellpumpe-Linearmotor, Verstellpumpe-Rotationsmotor
  • Modellbildung hydraulischer Antriebe III
  • Strukturplan der Steuerkette mit Sekundärregelung
  • Dynamische Kennwerte der Steuerkette
  • Dynamisches Verhalten realer hydraulischer Antriebe, Nichtlinearitäten
  • Regelung hydraulischer Antriebe I
  • Druck-, Kraft- und Momentregelung
  • Regelungskonzepte, Anwendungsbeispiele
  • Regelung hydraulischer Antriebe II
  • Geschwindigkeitsregelung
  • Regelungskonzepte, Anwendungsbeispiele
  • Regelung hydraulischer Antriebe III
  • Lageregelung
  • Regelungskonzepte, Reglerauswahl, Demonstration am realen Zylinderantrieb
  • Klausurvorbereitung, Klausurvorrechnung und Diskussion
  • Sonstiges:
  • Der Lehrumfang von 42 Stunden wird auf 14 Wochen aufgeteilt. Jede Lerneinheit besteht aus einer 90-minutigen Vorlesung und einer 90-minutigen Übung.
  • In jeder Übung wird die Aufgabenstellung von der nächsten Übung ausgeteilt. Hiermit wird den Studierenden angeboten und empfohlen, sich auf die nächste Übung vorzubereiten.
  • Im Rahmen einer Demonstrationsübung wird das Bedienen eines geregelten hydraulischen Zylinderantriebs im Institutslabor gezeigt. Hierbei werden unterschiedliche Regler verglichen. Die Messungen werden den Ergebnissen aus einem Simulationsmodell des Antriebs gegenübergestellt.
  • Es wird eine Klausurvorrechenübung angeboten

Alternative Wahlmodule zu diesem Modul

Dieses Modul gehört zur Gruppe "Themenmodule Berufsfelder". Die Studierenden müssen die noch fehlenden Themenmodule eines ihrer im Bachelorstudiengang gewählten Berufsfelder belegen: Produktionstechnik; Konstruktionstechnik; Energietechnik; Verfahrenstechnik; Kunststofftechnik; Textiltechnik; Fahrzeugtechnik; Luftfahrttechnik; Fächerkatalog Medizintechnik

Anschließend müssen weiterführenden Themenmodule dieser gewählten Vertiefungsrichtung belegt werden. Da dies aufgrund der von den Studierenden im Bachelorstudiengang gewählten Berufsfelder individuell ist, kann es an dieser Stelle keinen ausführlichen Studienverlaufsplan geben.

Jeder Studierende muss zu Beginn seines Masterstudiums seinen individuellen Studienverlaufsplan mit Hilfe des Modulhandbuchs selber zusammenstellen und vom Fachstudienberater genehmigen lassen.

    Berufsfeld Energietechnik

    Berufsfeld Fahrzeugtechnik

    Berufsfeld Konstruktionstechnik

    Berufsfeld Kunststofftechnik

    Berufsfeld Luftfahrttechnik

    Berufsfeld Medizintechnik

    Berufsfeld Produktionstechnik

    Berufsfeld Textiltechnik

    Berufsfeld Verfahrenstechnik

    Modulzuordnung

    Master of Science: Fach Grundlagen des Maschinenbaus: Bereich Berufsfeld Konstruktionstechnik

    Disclaimer

    Bitte beachten Sie, dass im Zweifel (z.B. sich widersprechende Angaben auf der Website und dem Modulhandbuch) für Ihr Studium immer die Angaben in der aktuellen Bachelorprüfungsordnung mit den entsprechenden Anhängen verbindlich sind. Wenden Sie sich bitte an die Fachstudienberatung, wenn Ihnen Unstimmigkeiten auffallen.


     
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