Modellierung mechatronischer Systeme mit Bondgraphen

Professor Dr. Wolfgang Borutzky, Experte für Methoden der Modellierung und Simulation mechatronischer Systeme und Professor an der Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg, hat zum Thema Modellierung mechatronischer Systeme mit Bondgraphen jüngst ein Fachbuch herausgebracht.

Technische Produkte in den verschiedensten Bereichen sind in zunehmendem Maße komplexe dynamische Systeme, die sowohl aus Mechanik als auch aus Elektronik bestehen und darüber hinaus Komponenten aus anderen Energiebereichen wie Hydraulik oder Pneumatik enthalten. Allgegenwärtige Beispiele im täglichen Leben sind Kopierer, Waschmaschinen und Autos sowie Roboter und Handhabungssysteme. Man spricht dabei von mechatronischen Systemen.

Die Tatsache, dass mehrere Ingenieurdisziplinen in einem sogenannten concurrent Engineering zusammenwirken, sowie die Verkürzung von Entwicklungszeiten und die Reduktion von Kosten lassen dem Entwurf und Test eines Prototypen am Computer eine Schlüsselrolle zukommen. Dabei gewinnen rechnergestützte Modellierungsmethoden, die sich insbesondere für multidisziplinäre mechatronische Systeme eignen, zunehmend an Bedeutung. Eine solche Methode ist die der Bondgraphen. Ursprünglich am MIT, Cambridge, Massachusetts/USA, von Prof. Paynter entwickelt, fand sie in Deutschland bisher relativ wenig Beachtung. Das Buch von Professor Borutzky gibt endlich eine umfassende Darstellung der Prinzipien und des Stands der Technik dieser Modellierungsmethode. Es ist die erste umfassende deutschsprachige Monographie zu diesem Thema und wendet sich sowohl an Studierende als auch an Modellentwickler in der Praxis.

Wegen ihres intuitiv verständlichen Ansatzes hat sich die Modellierung mit Bondgraphen als besonders geeignet in der Lehre erwiesen. Es wird von einer qualitativen Beschreibung der Energieflüsse zwischen Subsystemen ausgegangen. Das Aufstellen und Lösen der Differentialgleichungen, die das dynamische Verhalten beschreiben, kann geeigneter Software überlassen bleiben.

Für die Modellierung komplexer Ingenieursysteme in industriellen Entwurfsprojekten sind Bondgraphen neben anderen Beschreibungsformalismen deshalb von Bedeutung, weil sie eine über alle Energiebereiche hinweg einheitliche, systematische Modellbeschreibung komplexer technischer Systeme ermöglichen und sich somit für die Modellierung mechatronischer Systeme besonders eignen.

Wolfgang Borutzky: Bondgraphen - Eine Methodologie zur Modellierung multidisziplinärer dynamischer Systeme ist erschienen in der Reihe "Frontiers in Simulation" im Verlag SCS European Publishing House, Erlangen, Ghent, 2000, ISBN 1-56555-183-4, 414 Seiten (Preis: 96 Euro, 48 Euro für SCS-Mitglieder).