Vorlesung
Grundlagen der Simulationstechnik und der numerischen Mathe-matik, Grundlagen Matlab (Datenstrukturen, Vektorisierung), m-Programmierung (Skripte, Funktionen), grafische Darstellung (2d-, 3d-Grafiken, GUI-Programmierung), Anwendung (Toolboxen, usw.), Simulink (Grundlagen, Strukturen, Bibliotheken, S-Funktionen) , Code-Generierung für Echtzeitsyste-me (Funktion des RTW, TLC, Anwendung für RCP und HIL).
Wo findet die numerische Mathematik Anwendung?
Soll die reale Welt in der digitalen nachgebildet werden, müssen z. B. zeit- und wertekontinuierliche Größen und Prozesse durch zeit- und wertediskrete approximiert, funktionale Zusammenhänge näherungsweise nachgebildet bzw. aufgelöst werden. Hierfür bildet die numerische Mathematik die theoretische Grundlage. Sie ist keinesfalls eine „weniger exakte Mathematik“ sondern behandelt die notwenigen numerischen Verfahren mathematisch exakt hinsichtlich der zu erwartenden Genauigkeit und Stabilität.
Diese Verfahren werden in den Ingenieurwissenschaften und der Informatik immer dann benötigt, wenn ingenieurwissenschaftliche Probleme mittels Digitalrechner dargestellt bzw. gelöst werden sollen. Ein offensichtliches Beispiel hierfür ist die Simulation technischer Systeme auf Digitalrechnern.
Was ist die Bedeutung der Simulation technischer Systeme?
Die Simulation ist heute nicht mehr aus den Ingenieurwissenschaften wegzudenken. So gibt es kein erstzunehmendes technisches Problem oder System, das nicht zunächst mittels Simulation untersucht, bzw. entwickelt wird. Bei komplexen Produkten – wie z. B. Kraftfahrzeugen – kommen disziplinspezifisch unterschiedliche Simulationstechniken (E-Technik, Maschinenbau, usw.) für alle Komponenten (Motor, Elektronik, Aerodynamik, usw.) und über den gesamten Lebenszyklus des Produkts (Forschung, Entwicklung, Produktion, Entsorgung, usw.) zum Einsatz. Für die Simulation bei unterschiedlichen Problemstellungen wurden spezialisierte Ansätze und Lösungen entwickelt (z. B. Schaltungssimulation, FEM, Echtzeitsimulation).
Die verfügbaren Simulationstools sind heute so komfortabel und zuverlässig, dass sie dem Ingenieur ein effektives Arbeiten ermöglichen, ohne dass er sich um die Funktion des Simulationstools kümmern muss. Dadurch wird aber auch oft der falsche Eindruck vermittelt, dass der Benutzer keine besonderen Kenntnisse über Simulationsverfahren benötigt. Tatsächlich ist eine gute Kenntnis der simulationstechnischen Grundbegriffe schon Voraussetzung, um selbst die grundlegendsten Simulationsparameter für die geplante Simulationsaufgabe anpassen zu können. Müssen darüber hinaus z. B. Toolkopplungen vorgenommen, Modelle für die Simulationsaufgabe optimiert oder spezielle Algorithmen angewendet werden, bedingt dies ein tiefgreifendes Wissen über Simulationsverfahren einschließlich der zugrundeliegenden numerischen Mathematik.
Die Vorlesung „Rechnergestützte Numerik und Simulationstechnik“ vermittelt sowohl die theoretischen Grundlagen der numerischen Mathematik und digitalen Simulation als auch konkrete Verfahren und den praktischen Umgang mit Simulationstools, wobei die Übungen am Beispiel von Matlab/Simulink durchgeführt werden. Die Studierenden sollen durch die Vorlesung in die Lage versetzt werden, Simulationsaufgaben und allgemeine numerische ingenieurwissenschaftliche Programmieraufgaben effizient umzusetzen, wobei das Gelernte auf andere Simulationsumgebungen und Programmiersprachen übertragbar ist.
Übung
Programmierübung und Kleinstprojekte mit Matlab/Simulink zur Vertie-fung und Anwendung der in der Vorlesung vermittelten Inhalte.
