Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

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Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von Test_2 » 24.07.2010 13:05

Hi Leute

habe mich gerade an der Klausur 2009 aus dem Downloadbereich versucht und würde gerne Ergebnisse vergleichen. Wäre für eingescannte Rechnungn sehr dankbar. Vor allem die 3 Aufgabe mit dem gesteuerten Gleichstromantrieb hat bei mir einige Fragezeichen hinterlassen. Vielen Dank !

download/file.php?id=2514
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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von Test_2 » 24.07.2010 16:17

Hier meine hingeschmierten Lösungen der 1. und 2 Aufgabe und der 1. Hydraulik Aufgabe
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tom-8-o
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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von tom-8-o » 25.07.2010 10:02

Hallo!
Bei der Aufgabe 1.3 hast du für t'sp einfach die Spieldauer genommen, kann man das so machen? Das Zeitkonstantenverhältnis T/Tsp muss doch eigentlich vorgegeben sein damit man t'sp ausrechnen kann.
Außerdem dachte ich dass man die Leistung für den Dauerbetrieb ausrechnen soll weil in der Aufgabe steht:
"...ohne Berücksichtigung des Schaltbetriebes..." , dann braucht man auch kein Meff ausrechnen. Kommt vielleicht drauf an wie man die Aufgabenstellung interpretiert.

bei der 1.4 is die formel ja FI=(Jm+Jzus)/Jm, Jm=2*Jm weil 2 Motoren, aber ich dachte Jzus ist das Trägheitsmoment was noch dazukommt und nicht das gesamte Trägheitsmoment Jwz, so wie du es gerechnet hast. meine Lösung:

FI=(2*Jm+Jzus)/2*Jm mit Jges=Jwz=2*Jm+Jzus --> Jzus=Jwz-2*Jm=10*10^(-4) Nms²
= (20*10^(-4) Nms²)/10*10^(-4) Nms²
FI=2


2.1: Pa=0,8*Pm mit Pa=Ma*2*pi*Na und Pm=Ma(m)*2*pi*Nm
--> Ma(m)=Mw=(Ma*Na)/(0,85*Nm)
Mw=10Nm

2.2: Jges=Jm+Jg(m)+Ja(m) mit Ja(m)=i²*Ja= (0,05)²*60Nms²
=(0,2+0,25+0,15)Nms²
=0,6Nms²

2.4: taus=(Jges*wm)/Ma(m)
=(0,6Nms²*2*pi*1000)/(60s*10Nm)
=6,28s

2.6 hab ich auch so

5.1...5.3 hab ich auch so

bin mir aber auch nicht sicher und sorry für die form.

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von Test_2 » 25.07.2010 14:24

So habe noch mal nachgedacht über die Sachen die du erwähnt hast:

zu.1.3:
mit dem tsp hast du Recht allerdings ist der Pausenfaktor T/tsp ja nicht gegeben ... vllt gibs bei unserem Fall keine Pause dachte ich und habe deswegen tsp=ts genommen

zu 1.4:
In der Aufgabe 2 aus Übung 2 war das Trägheitsmoment als Summe auf die Motorwelle bezogen, also das Gesamtträgheitsmoment. Das wurde später auch zur Berechnung des FI genommen, deswegen habe ich das auch so gemacht.

zu 2.1
Verstehe zwar deine Formel nicht so richtig ich habe Mw=Ma*(na/nm)*1/0.8 gerechnet. bekomme aber auch 10 Nm raus.

zu 2.2
stimmt habe ich jetzt auch so

zu 2.4:
Mit dem neuen Mw bekomme ich da auch deine Zeit raus.Allerdings wenn man sich die Aufgabe mit der Zentrifuge anguckt dann haben wir das immer noch falsch. Dort wurde das mit diesem komischen Begrenzungsmoment gerechnet ich denke das müssen wir auch so machen.
Formel: (2pi*Jges*n)/(mbeg+mr) mit mr=(1-ng)*mbeg (siehe Übung 2 Aufgabe 3)
ich bekomme dann t=2.62 s raus---> kann das jemand bestätigen ?

Hast du was zu der 3.Aufgabe da fällt mich nämlich nichts ein.

3.1 habe ich jetzt k*fi=(Un-Ra*In)/(2pi*Nn)=3.7 Vs

3.2 n=Ua/(k*fi*2pi)=1031.6 U/min

3.3 Anlasswiderstand ... weiß nicht so richtig.Muss ich da nen Vorwiderstand berechnen ?

3.4 n=(ua-(Ra+Rv aus 3.3??)*Mbemessung/k*fi)/(k*fi*2Pi)

3.5 Änderung der Ankerspannung Ankerkreiswiderstand Erregung (Skript el.Aktoren unter 2.2.3 ganz unten)

3.6 Bild unter 2.2.4 das erste

Für weite Antworten wäre ich dankbar

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von tom-8-o » 25.07.2010 18:12

1.3 und 1.4: hast recht, ich hab mir die Ü-Aufgabe nochma angeguckt, da wirds ja auch so gemacht
aber ich verstehe trotzdem nicht warum da jetzt das gesamte Trägheitsmoment genommen wird, keine ahnung.


2.1: da habe ich einfach ne Leistungsbilanz aufgestellt, Pab="etta"*Pauf mit Pab=Pa=Ma*2*pi*Na (Lastseite) und Pauf=Pm=Ma(m)*2*pi*Nm (Motorseite) und das ganze dann nach Ma(m) umstellen (das entspricht dann dem Widerstandsmoment das auf der Motorseite wirkt, also Mw)

bei der Zentrifugen-Aufgabe wird auch wieder nur das Jzus genommen: FI=Jges/Jm
mit Jges= Jm+ Jzus = Jm+ Jg(m)+Ja(m) :?:

2.4: also ich wüsste nicht warum man da das Mbeg mit reinnehmen sollte(außer man will damit Bremsen), beim Bremsvorgang ist das vom Motor erzeugte Moment nicht vorhanden, es wirken nur noch das Trägheitsmoment und das Widerstandsmoment der Last der Drehung entgegen, wodurch es dann irgendwann zum Stillstand kommt


fortsetzung folgt...

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von Test_2 » 25.07.2010 19:23

Was ist wenn in Jzus nur das Getriebe und der Mechanismus transformiert auf die Motorseite drin ist?? Weil den Motor müssen wir ja wählen wäre also dumm wenn der schon drin wäre ... Also steht im Endeffekt immer Jges/Jm da. Bei der Zentrifuge haben wir das nur aufgeschlüsselt stehen bei der Aufgabe mit der Motorauswahl ist das schon gegeben (Jwzm=JGetriebe+JMechanismus).

2.1 Hab ich jetzt verstanden ... wenn du die ganzen Umformungen für die Motorseite einsetzt kommst du auf das gleiche wie ich.

Was meinst du zu meiner Zeit für den Stillsetzvorgang ?

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von tom-8-o » 25.07.2010 19:43

ich hab nochma über den stillsetzzeit nachgedacht, beim stillsetzen soll der motor eigtl. so schnell wie möglich ausgehen, also wird das Mbeg noch als zuätzliches Widerstansmoment genutzt um den so schnell wie möglich zu stoppen: taus=(Jges*wm)/[Ma(m)+Mbeg]
=2,09s
ni ganz das was du hast aber schon nah dran :)
bei dir soll Mr doch das Widerstandsmoment bezogen auf die Motorseite sein, oder? da hab ich halt Ma(m)=10Nm genommen, deswegen der Unterschied.

bei der 1.4 weiß ich wie du's meinst, in der klausur stand halt drin:
"Gesamtträgheitsmoment an der Motorwelle JWZ = 20*10*^4 Nms" , das soll aber bestimmt Jzus sein

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von Test_2 » 25.07.2010 20:07

Mhh was haben die denn dann bei der Zentrifuge da gemacht ... iwie komisch alles ... weiß den keiner was genaues ?? haben wir beim Stillsetzen eine elektrische Bremsung ??

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von floschwa » 25.07.2010 20:40

also in der 2.4 is ja bremsung gemeint, nicht auslaufen...
daher wird halt auch mit dem motor gebremst... am besten mit Mbegr.+Mw

jetz noch was zur 3.3:
Ranlass=Un/Ia0=4 Ohm
(dachte mir man setzt da einfach die drehzahl 0)

aber wozu braucht man denn in der aufgabe die daten der erregerwicklung?
gibt es überhaupt einen zusammenhang der die erregerspannung in den ankerkreis einfließen lässt?
und was is eigtl dieses (2Ub) im skript?

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von Test_2 » 26.07.2010 00:45

Okk also haben wir das mit 2.4 geklärt ...

3.3 frage ich morgen noch mal genauer

und Ub ist die Bürstenspannung und bei der Gleichstrommaschine gibt es zwar einen Einfluss des Errregerkreises aber nicht in den Formeln die ich jetzt für die Berechnung herangezogen hätte.

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von tom-8-o » 26.07.2010 08:44

,
Zuletzt geändert von tom-8-o am 26.07.2010 09:51, insgesamt 2-mal geändert.

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von Test_2 » 26.07.2010 09:14

Das ist eine Formel die ich aus einer Formelsammlung habe und in einem anderen Skript gefunden habe.
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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von tom-8-o » 26.07.2010 09:53

jo, stimmt. steht auch so im skript drin als "ideelle Leerlaufdrehzahl" (AKT_A22_05).

aber woher weiß man dass Un=Ua ist? im Skript steht immer nur drin dass der Anker-und Erregerkreis von unterschiedlichen Spannungsquellen gespeist werden. beim nebenschluss wäre es klar weil die dann parallel geschalten sind und Un=Ua=Ue sein muss, aber bei Fremderregung glaube ich nicht dass man da einfach Un=Ua setzen kann

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von Test_2 » 26.07.2010 12:13

Mhh ... was denkst zu Ua = Un + In * Ra ??

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von tom-8-o » 26.07.2010 13:16

na dann müsste Un=Um sein, das kann ich mir auch ni vorstellen.

wenn man in der Formel Um=k*fi*wm mal für wm= Pn/Mn = (Un*In)/Mn einsetzt, sieht man:
Um= k*fi*(In/Mn) * Un
ich glaube ni dass dann Um=Un sein kann.


das problem is dass bei der aufgabe immer irgendwas fehlt um das zu berechnen.



mein lösungsweg: Pn=Un*In=400V*40A=16000W
Pn=Mn*2*pi*Nn---> Mn=Pn/(2*pi*Nn)=156Nm
Mr=0 (keine Reibung)
k*fi= (Mn+Mr)/Ia
=Mn/Ia ---> Ia fehlt um k*fi auszurechnen,wüsste nicht wie man es sonst ausrechnen soll, da wir es in der übung auch so gemacht haben (außer man nimmt an dass Ia=In ist)

"omega0"=Ua/k*fi mit Ua = Ra*Ia + k*fi*2*pi*Nn --> hier könnte man Ia noch durch Ia=Mn/k*fi ersetzen

also man müsste nur das k*fi anders berechnen, dann hätte man alles.

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von zwen_zwenson » 26.07.2010 14:45

Grüße!

Sagt mal bei Aufgabe 5 stimmt doch was nicht. p1=143bar hab ich auch.

Aber

\omega = \frac{v_h}{D * \pi} = 0,239 \frac{1}{s}

damit dann Q_1 = \omega*v_2 = 0.645\frac{l}{min}

P_{Hydro} = \Delta p * Q_1 = 147W

P_{Heben} = m * g * v_h = 147W

Weis zwar nicht ob es richtig ist aber erscheint mir sinnvoller als da 15kW rein zustecken um mal 100kg zu heben.

hypocrisy
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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von hypocrisy » 26.07.2010 15:13

Mal was anderes, zu der Regelkreisaufgabe 6. Ohne die Diagramme geht ja 6.1 nicht. Aber wie sieht das mit der kritischen Reglerverstärkung aus? Ist das einfach die Formel von Seite 7-5 vonwegen Vk<2Dh*omega? Und wozu bräuchte man dann die anderen Kennwerte? Oder muss man da die ganze Formel durchexerzieren und die Stabilität mit Polstellen nachweisen? Die Ausregelzeit bei 6.6 ist dann 3T, richtig? Leider ist das im SKript nur alles sehr allgemein umschrieben.

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von Test_2 » 26.07.2010 16:38

zwen_zwenson ich habe das jetzt noch mal eingetrippt bekomme deine Zahlenwerte aber alles mal 100 .. Was hast du für Zahlenwerte benutzt ??

Zur Reglerverstärkung

Vk=2*Dh*w

Reglerverstärkung Vr=(Vk)/(Kyv*Vstrecke) mit Vstrecke = KQy/A

deswegen die gegebenen Werte.

Die Ausregelzeit weiß ich leider auch nicht

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von tom-8-o » 26.07.2010 16:40

@ zwenson: bei dir steht da "omega" aber das ist doch die Formel für n. und bei mir kommt da n=23,9/s raus und nicht 0,239/s.
Und Q=n*V , da hast du auch "omega" genommen statt n

hat inzwischen noch jemand was zur Aufgabe 3 rausgefunden? wie man das k*fi ausrechnen kann usw.?

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von Test_2 » 26.07.2010 19:27

Wäre für weitere Meinungen zur Aufgabe 3 auch dankbar.

Wie geht das jetzt übrigends mit der Auslaufzeit ??

Die drehzahl muss doch negativ reingenommen werden oder also (2*pi*Jges*-n)/(Mbeg-Mw)?? oder wie bei der Zentrifuge (2*pi*Jges*n)/(Mbeg+Mr) mit Mr=0 ??

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von hypocrisy » 26.07.2010 19:33

Ich sage bei der Auslaufzeit wird mit Mbeg+Mw gebremst, also -(Mbeg+Mw). Und die Drehzahl geht durchs integrieren auch negativ ein, deswegen hebt sich das Minus auf.

Hab jetzt zu der dritten Aufgabe die Formel im Skript zur GSM gefunden vonwegen Uan=Rges*Ian+kPhi*Omega .
Allerdings fehlt dann für die Formel mit der Drehzahl trotzdem meiner Meinung nach noch die Bürstenspannung Ub. Wobei ich gerade sehe, dass in der Formelsammlung Elektrische Antriebe die auch nicht auftaucht in der Gleichung?! Alles irgendwie bescheuert.

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von tom-8-o » 26.07.2010 20:53

da bin ich deiner meinung ;)
die Bürstenspannung ist vernachlässigbar klein (skript 2.2.3)

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von hypocrisy » 26.07.2010 21:07

Ja, manchmal muss man durch den ganzen Text wühlen, um mal was relevantes zu finden ;)
Andere Frage, wieder Hydraulik: Wie soll man dynamische Kenngrößen aus dem Diagramm (Aufgabe 4.4) bestimmen? Die Eigenfrequenz sieht man ja vielleicht noch an einem Maximum (wobei auf der Seite 4-22 keins zu sehen ist), aber wie stehts mit der Dämpfung? Oder was sollen die Kennwerte sein?

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von zwen_zwenson » 27.07.2010 08:44

Ok hab den Fehler hab mit 0,15m/s gerechnet und v ist natürlich omega*r.

v=\omega*r
und damit
\omega=\frac{2*v_h}{D}=150 s^{-1}

n=\frac{\omega}{2*\pi}=23,9 U/s


damit dann Q_1 = n*v_2 = 64,5\frac{l}{min}

P_{Hydro} = \Delta p * Q_1 = 14,7kW
und
P_{Heben} = m * g * v_h = 14,7W

Also wird am Motor auch die Leitstung umgesetzt.

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Re: Aktorik Klausur 2009 für Mechatronik

Beitrag von Test_2 » 27.07.2010 14:54

So noch mal zum ablesen der Kennwerte auf Seite 7-13 im Skrip Aktorik bei der Störübertragungsfunktion liest man die Eigenfrequenz am Maximum des Amplitudenverlaufes ab hier iwas kurz for 50 Hz. Bei der Dämpfung guckt man wo der Phasengang die -90 Grad Linie passiert und zieht dann eine Linie auf den Amplitudengang hier 10. Dann gilt x/xmax=1/2D das heißt : 1/2*10 rechen und das ist dein D ... klingt komisch ist aber so :)

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