Vorwort	6
	Inhaltsverzeichnis	8
	1 Digitale Steuerungstechnik	12
	1.1 Einführung	12
	1.2 Zahlensysteme und Codierung von Zahlen	15
	1.2.1 Stellenwertzahlensysteme	15
	1.2.2 Duales Zahlensystem	17
	1.2.3 Codierung von Zahlenwerten	23
	1.2.4 Fehlererkennung	25
	1.3 Grundlagen der Schaltalgebra	27
	1.3.1 Binäre Elemente und binäre Variable	27
	1.3.2 Logische Verknüpfung von binären Variablen	29
	1.3.3 Rechenregeln der Schaltalgebra	32
	1.3.4 Ermittlung von Schaltfunktionen aus der Funktionstabelle	33
	1.4 Schaltnetze oder kombinatorische Schaltungen	38
	1.4.1 Motorsteuerung mit Verriegelung	39
	1.4.2 Addierschaltung für 2 duale Stellen	39
	1.4.3 Codeumsetzer vom BCD-Code in den 7-Segment-Code	39
	1.5 Schaltwerke	41
	1.5.1 Bistabile Kippschaltungen: Flipflops	41
	1.5.2 Zeitbegrenzte Speicher für binäre Werte	49
	1.5.3 Struktur und Wirkungsweise eines Schaltwerkes	50
	1.5.4 Entwurf von Schaltwerken	51
	1.5.5 Zählschaltungen	54
	1.6 Steuerungen mit asynchronen Schaltwerken	55
	1.6.1 Entprellschaltung, Richtimpulserzeugung	55
	1.6.2 Einfache Ein-/Aus-Steuerungen	57
	1.6.3 Auswerteschaltung für einen Inkrementalgeber	58
	1.6.4 Ablaufsteuerungen mit asynchronen Ablaufketten	59
	1.7 Realisierung digitaler Funktionen und Steuerungen	63
	1.7.1 Elektronische Standardschaltungen für logische und digitale Funktionen	63
	1.7.2 Integrierte Halbleiterspeicher	65
	1.7.3 Programmierbare Logikschaltungen	67
	1.7.4 Speicherprogrammierbare Steuerungen	69
	1.7.5 Mikrocomputer und Universalrechner	71
	2 Regelungstechnik	74
	2.1 Grundbegriffe der Regelungstechnik	74
	2.2 Mathematische Beschreibung des Übertragungsverhaltens kontinuierlicher Systeme	77
	2.2.1 Kontinuierliche und diskrete Systeme	77
	2.2.2 Beharrungsverhalten und Übertragungsbeiwert von Übertragungsgliedern	78
	2.2.3 Linearisierung eines nichtlinearen Übertragungsgliedes	79
	2.2.4 Allgemeines Übertragungsverhalten linearer, kontinuierlicher und zeitinvarianter Übertragungsglieder	80
	2.2.5 Grundstrukturen von Signalflussplänen und ihre Zusammenfassung	90
	2.3 Arten linearer, kontinuierlicher Übertragungsglieder	91
	2.3.1 Proportionalglieder (P-Glieder)	91
	2.3.2 Integralglieder (I-Glieder)	98
	2.3.3 Totzeitglieder (Tt-Glieder)	103
	2.3.4 Differentialglieder (D-Glieder)	105
	2.3.5 Reglerglieder	107
	2.4 Analyse und Entwurf kontinuierlicher Regelungssysteme	111
	2.4.1 Regelverhalten eines Regelkreises	111
	2.4.2 Stabilität von Regelkreisen	114
	2.4.3 Verfahren für den Reglerentwurf	121
	2.5 Regelkreise mit komplexen Strukturen	135
	2.5.1 Kaskadenregelung	135
	2.5.2 Störgrößenaufschaltung	137
	2.6 Regelkreise mit Schaltreglern	139
	2.6.1 2-Punkt-Regler an P-T1-Tt-Strecke	140
	2.6.2 2-Punkt-Regler mit innerer Rückführung	142
	2.7 Digitale Regelung	144
	2.7.1 Einführung in zeitdiskrete Signale und Systeme	144
	2.7.2 Zeitdiskrete Betrachtung kontinuierlicher Systeme mit Differenzengleichungen im Zeitbereich	145
	2.7.3 Beschreibung diskreter Systeme im Frequenzbereich	148
	2.7.4 Regelkreis aus digitalem Regler und kontinuierlicher Regelstrecke	157
	2.8 Zustandsregelung	165
	2.8.1 Übertragungsverhalten von Mehrgrößensystemen im Zustandsraum	165
	2.8.2 Normalformen für 1-Größen-Systeme in Zustandsraumdarstellung	170
	2.8.3 Zustandsregelung	177
	2.9 Optimale Zustandsregelung	194
	2.9.1 Optimale Steuerung	194
	2.9.2 Optimale Regelung	195
	2.10 Steuern und Regeln mit Fuzzy-Logik	206
	3 Mechanische Systeme	212
	3.1 Kinematik	212
	3.1.1 Koordinatensystem	212
	3.1.2 Bewegung eines Punktes	213
	3.1.3 Bewegung eines starren Körpers	221
	3.1.4 Euler- und Kardan-Winkel	222
	3.1.5 Geschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit eines starren Körpers	226
	3.1.6 Beschleunigung und Winkelbeschleunigung eines starren Körpers	229
	3.1.7 Ebene Bewegung eines starren Körpers	230
	3.1.8 Beschreibung der Starrkörperbewegung im bewegten Referenzsystem	232
	3.1.9 Kinematik der Mehrkörpersysteme	235
	3.1.10 Kinematische Ketten	239
	3.1.11 Denavit-Hartenberg-Methode	242
	3.1.12 Rückwärtstransformation	247
	3.2 Kinetik	249
	3.2.1 Newton-Euler’sche Gleichungen	250
	3.2.2 Bewegungsgleichungen für Mehrkörpersysteme	255
	3.2.3 Lagrange’sche Gleichungen	259
	4 Mechatronisches Beispiel	266
	4.1 1-m-Spiegelteleskop mit optischer Bank	267
	4.2 Die optische Bank (FPOB: Focal Plane Optical Bench)	269
	4.3 Mechatronik der optischen Bodenstation	270
	4.3.1 Mechatronik in den optischen Komponenten	270
	4.3.2 Mechatronik im 12,5-m-Radom	275
	4.3.3 Elektronische Steueranlage des Teleskops	275
	4.4 Aufstellung der optischen Bodenstation	281
	5 Mathematik zur Mechatronik	284
	5.1 Matrizenrechnung	284
	5.1.1 Schreibweise von Matrizen und Vektoren	284
	5.1.2 Addition zweier Matrizen	285
	5.1.3 Multiplikation einer Matrix mit einem Scalar	285
	5.1.4 Matrizenmultiplikation	285
	5.1.5 Gesetze beim Matrizenprodukt	286
	5.1.6 Sonderfälle der Matrizenmultiplikation	286
	5.1.7 Zusammenhang zwischen Transponieren und Multiplizieren	287
	5.1.8 Inverse Matrix (Kehrmatrix) einer quadratischen Matrix	287
	5.2 Matrizendarstellung linearer Gleichungssysteme	288
	5.3 Quadratische Formen	288
	5.4 Ableitung von Ausdrücken mit Matrizen	289
	5.5 Nummerische Integration	290
	Literaturverzeichnis	292
	Weiterführende Literatur	294
	Stichwortverzeichnis	296