Fotografen versuchen sich oft in eine Kategorie einzuordnen - Architektur-, Straßen- oder Porträtfotograf? Schwarzweiß oder in Farbe? Nach einigen erfolglosen Versuchen habe ich verstanden, dass ich keine Kategorien brauche - ich fotografiere das, was mich schmunzeln, nachdenken oder aufblicken lässt.
Als ich vor 2 Jahren das Fotoprojekt „Mein Stuttgart“ begonnen habe, wusste ich nicht genau, wie lange es dauern und was ich fotografieren würde. Dass die Corona-Zeit auch unser Stadtbild verändern und damit Einfluss auf mein Projekt haben würde, habe ich damals nicht erwartet. Die Straßen wurden erst leer, dann wieder voll - mit maskierten Menschen, die nur eines suchen - Abstand. Die Pflastersteine zeigten plötzlich Warnungen und Richtungen, die man unbedingt befolgen oder auf gar keinen Fall einschlagen sollte.
Und so wurde aus meinem Projekt ein Zeitzeugnis, der diese Veränderung meiner Stadt dokumentiert. Aber in jeder Veränderung steckt auch eine Chance - in meinem Fall die Idee zu meinem nächsten Projekt.
Daher..
...to be continued...
Simon Zacher
www.simonzacher.com
Aktualisiert: 2020-12-28
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ASA ist die Abkürzung von Antisystem-Approach. Dieser Begriff wurde von Dr. S. Zacher eingeführt und zum Entwurf eines neuartiges modellbasierten Reglers angewendet.
Ein ASA-Regler unterscheidet sich von konventionellen Kompensationsreglern dadurch, dass dafür keine Kehrwerte des Strecken-Modells gebildet werden. Das schwierig zu realisierende inverse Streckenmodell entfällt und wird durch eine Kreisschaltung ersetzt, so dass die Regelstrecke vollständig kompensiert wird, ohne dabei die differenzierenden Anteile im Regelkreis zu generieren.
Das Buch stellt eine Weiterentwicklung des ASA-Reglers dar, bei dem es z.Z. keine fertigen Bausteine gibt, eine Entwicklung in einer Spezialsoftware unabdingbar ist. Die Schnittstelle zum Steuerungssystem wird hierbei durch den Einsatz des PLC Coders optimiert und somit wird der Entwicklungsprozess einhergehend beschleunigt. Der mit dem PC generierte ST-Code wird im Buch bei, Prozessleitsystem ABB Freelance an einem Beispiel einer Füllstandsregelung implementiert, um die Funktionalität des ASA-Reglers zu testen.
Aktualisiert: 2020-12-06
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Anhand von fantastischen Beispielen vermittelt Autor, getarnt als außerirdischer Gastprofessor, eine tiefgehende und ernste Idee, die er seit mehr als 20 Jahren veröffentlicht und konsequent weiterentwickelt, nämlich die Idee von Antisystemen. Aus dieser Theorie entstanden verschiedene Verfahren wie Variablenverdichtung für die Lösung von Systemen der linearen partiellen Differentialgleichungen, die künstlichen neuronalen Netze mit Antineuronen für Entwurf von wissensbasierten Systemen und das ASA-Konzept für die Regelungstechnik. Jedoch ist darüber im Buch "Verbotene Mathematik" keine Rede. Es geht nur um die Lösung von einfachen linearen Gleichungssystemen nach dem besagten Antisystemen-Konzept, und zwar mit unkonventionellen Mitteln wie Klecksen, Passworten usw. Um eine unbedachte Anwendung von diesen unkonventionellen Methoden zu vermeiden, ist das Buch mit einer Warnung "Für Jugendliche unter 18 Jahren nicht geeignet" versehen. Die Erwachsene können aus dem Buch einige neue und interessante Konzepte entdecken.
Aktualisiert: 2020-12-06
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Die Idee von Antisystemen, die der Autor seit mehr als 20 Jahren veröffentlicht und konsequent weiterentwickelt, ist im Buch in Form von mathematischen Knobeleien und Aufgaben vermittelt. Aus dieser Theorie entstanden verschiedene Verfahren wie Variablenverdichtung für die Lösung von Systemen der linearen partiellen Differentialgleichungen, die künstlichen neuronalen Netze mit Antineuronen für Entwurf von wissensbasierten Systemen und das ASA-Konzept für die Regelungstechnik.
Das Konzept von Antisystemen ist im Buch anhand von zahlreichen Aufgaben erläutert, die Lösungen sind durch Proportionen und Antiproportionen dargestellt.
Aktualisiert: 2020-12-06
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Mobilität ist das wesentliche Merkmal unseres Jahrhun-derts. Tempo und Vielfalt, mit denen uns Innovationen präsentiert werden, machen es mitunter schwer, die Bedeutung der echten Mobilität spontan zu erfassen. Handy, Notebook oder TV-Fernbedienung, die leicht und tragbar sind, nennt man mobile Geräte. Solche Geräte im Gegensatz zu stationären Geräten sind nicht an einen festen Standort gebunden.
Dieser Fortschritt hat die moderne Technik ermöglicht: Mikroelektronik, Informatik und Automatisierungstechnik. Mathematik spielte dabei eine der wichtigsten Rollen.
Hat aber sich Mathematik in diesem Fortschritt auch geändert? Hat die besagte Mobilität auch die Mathematik beeinflusst?
Mit Begriffen der mobiler Kommunikation und Fernsteuerung wird ein neues Verfahren zur Lösung von linearen Gleichungssystemen angeboten.
Die Mobilität wird in diesem Buch auch auf mathematische Darstellungen übertragen. Analog physi-kalisch-technischen Geräten werden mathematische mobile Gleichungen gebildet, die nicht zu fes-ten Konstanten gebunden sind und eine Steuerung der Originalgleichung ermöglichen.
Die gegebenen Gleichungssysteme sind dagegen nicht mobil. Sie sind fest mit den Absolutgliedern gebunden und werden wie stationäre Geräte betrachtet.
Welche Vorteile hat dieses Verfahren? Rein rechnerisch ist die mobile Lösung eines lineares algebraisches Gleichungssystems der 2. Ordnung mit den dafür erforderlichen 9 Rechenoperationen die schnellste im Vergleich mit dem Gaußschen Algorithmus (11 Operationen) und der Cramerschen Regel (10 Operationen). Steigt die Zahl der Unbekannten, steigt auch der Rechenaufwand, jedoch unterschiedlich bei verschiedenen Verfahren. Das Mobilverfahren nimmt dann den zweiten Platz nach dem Gaußschen Algorithmus.
Wichtig ist jedoch nicht der Rechenaufwand, sondern die neue Darstellung der bekannten mathematischen Aufgabe. Das konventionelle Gleichungssystem mit konstanten Absolutgliedern wird wie ein stationäres Gerät dargestellt. Das Gleichungssystem mit einstellbaren Absolutgliedern ist nun zum Mobilgerät geworden. Die Lösung ist keine Lösung mehr, sondern eine Fernsteuerung.
Aktualisiert: 2020-12-06
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Die Stabilitätsuntersuchung und die Reglereinstellung gehören zu klassischen Aufgaben der Regelungstechnik. Dabei wird angenommen, dass die Übertragungsfunktionen des Reglers und der Strecke gegeben sind. Daraus werden die Übertragungsfunktionen des aufgeschnittenen Regelkreises und des geschlossenen Regelkreises bestimmt.
Für die Stabilitätsuntersuchung sind mehrere Verfahren bekannt: die direkte Lösung der charakteristischen Gleichung des geschlossenen Regelkreises; die Stabilitätsprüfung des geschlossenen Regelkreises nach algebraische Kriterien wie Hurwitz-Stabilitätskriterium oder im Frequenzbereich nach Ortskurven und Bode-Diagrammen des offenen Kreises. Das bekannteste davon ist das Stabilitätskriterium von Nyquist.
Wenig bekannt in der linearen Regelungstechnik ist das Zweiortskurvenverfahren (Z.O.V.), das von A. Leonhard (1940) vorgeschlagen, dann von W. Oppelt und O. Schäfer ausgebaut wurde.
Der wesentliche Vorteil des Z.O.V. besteht darin, dass man keinen Frequenzgang des gesamten offenen Regelkreises bilden soll, sondern nur die einzelnen Frequenzgänge des Reglers und der negativ inversen Strecke.
Jedoch ist das Z.O.V. nur für nichtlineare Regelkreise geeignet. Die Anwendung des Z.O.V. für lineare Regelkreise ist eher eine Seltenheit, da die Stabilitätsanalyse anhand Ortskurven nach diesem Verfahren viel komplizierter ist als nach dem Nyquist-Stabilitätskriterium.
Dagegen ist das Zwei-Bode-Plots Verfahren (ZBV), dass von S.Zacher aus dem Z.O.V. hergeleitet und ausführlich in seinem Buch „Das zweite Leben des Zweiortskurvenverfahrens“, 2017, ISBN 978-3-937638-36-2, beschrieben wurde, frei von Nachteilen des Z.O.V. und einfach für lineare Regelkreise anwendbar. Die kurze Beschreibung des ZBV mit einem Beispiel findet man im Buch S. Zacher, M. Reuter: „Regelungstechnik für Ingenieure“, Springer Vieweg Verlag, 15. Auflage, 2017.
Im vorliegenden Buch ist die Einstellung von Standardreglern, wie PI, PD unde PID, mittels ZBV anhand Beispiele beschrieben und mit MATLAB simuliert, sowie sind die Vorteile des ZBV gegenüber renommierten Nyquist-Stabilitätskriterium gezeigt.
Aktualisiert: 2023-03-15
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Das Buch wendet sich an Studierende der Automatisierungstechnik, Elektrotechnik, Mechatronik und des Maschinenbaus sowie anderer praktisch orientierter Bachelor-/Master- und Diplom-Studiengänge an Hoch- und Fachhochschulen.
Das kleinformatige Buch mit 122 Aufgaben auf 150 Seiten hat seit seiner ersten Auflage im Jahr 1998 seinen Gehalt an lernpraktischer Anregung in den vier vorherigen Auflagen bestätigt und wird ständig mit neuen Aufgaben aktualisiert. Trotz immenser Präsenz der Regelungstechnik-Lehrbücher auf dem Buchmarkt (siehe Literaturverzeichnis) wurde die vorliegende Aufgabensammlung gern als Hilfsmittel zur Übung und Klausurvorbereitung von Studierenden gefragt. Wegen seiner kompakten, aber vollständigen Formelsammlung und mehreren Tabellen im Kapitel 1 wird das Buch erfahrungsgemäß auch für Studien- und Abschlussarbeiten verwendet sowie nach dem Studium bei praktischer Arbeit weiter benutzt.
Zum leichten Lernen sind die Übungsaufgaben nach dem Schwierigkeitsgrad in folgende Kategorien eingeteilt und dementsprechend markiert:
L - leicht: einfache Aufgaben zum Einstieg
M - mittel: Übungsaufgaben (klausurrelevante)
H - hoch: Übungsaufgaben (klausurrelevante)
S - sehr hoch: Praktikumsaufgaben (nicht klausurrelevante)
Die Aufgabensammlung ist im Eigenverlag des Autors erschien und kann direkt per Mail bestellt werden:
info@szacher.de
Dieses Buch, wie auch folgende Regelungstechnik-Bücher des Autors in anderen Verlagen, sind in Bibliotheken und im Buchhandel erhältlich:
• „Regelungstechnik für Ingenieure“ (gemeinsam mit M. Reuter), 14. Auflage (2014), Verlag Springer-Vieweg;
• „Übungsaufgaben Regelungstechnik“, 5. Auflage (2014), Springer-Vieweg;
• "Automatisierungstechnik kompakt" (2000), Verlag Vieweg;
• „Duale Regelungstechnik“ (2003), im VDE-Verlag
Mehr Info zum Buch und zum Unterricht findet man auf der Webseite des Autors:
www.zacher-automation.de
Aktualisiert: 2022-03-30
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Das Zweiortskurvenverfahren (Z.O.V.) wurde von A. Leonhard (1940) vorgeschlagen, von W. Oppelt und O. Schäfer (1948) weiterentwickelt. Das Verfahren besteht in der Aufteilung der Ortskurve des offenen Kreises G0 in zwei getrennten Ortskurven, nämlich: die Ortskurve des Reglers GR und die negativ inverse Ortskurve -1/ Gs der Strecke. Der Vorteil des Z.O.V ist offensichtlich: es wird keine Übertragungsfunktion des gesamten offenen Regelkreises gebildet, bei Änderung von Regler-parametern soll nur die zum Regler gehörende Ortskurve erneut erstellt bzw. gezeichnet werden. Jedoch ist die Stabilitätsuntersuchung nach Z.O.V. kompliziert und unhandlich, so dass heute dieses Verfahren nur für Regelkreise mit Nichtlinearitäten angewandt ist.
Um Vorteile dieses Verfahrens zu behalten und es praktisch für lineare Regelkreise anwendbar zu machen, hat S. Zacher die Frequenzgänge der Strecke Gs und des negativ inversen Reglers -1/GR(kurz als reziprokes Bode-Diagramm GRrez des Reglers genannt) im Bode-Diagramm untersucht und daraus ein neues Stabilitätskriterium nach dem Abstand von Phasengängen hergeleitet:
Ein geschlossener Regelkreis ist stabil, wenn der Abstand zwischen Phasengängen GRrez und Gs an der Schnittstelle D von Amplitudengängen der Strecke |Gs| und des negativ inversen Reglers |GRrez| kleiner als 360° wird.
Ist der Abstand zwischen Phasengängen GRrez und Gs an der Schnittstelle D von Amplitudengängen |Gs| und |GRrez| gleich 360°, dann befindet sich der geschlossene Regelkreis an der Stabilitätsgrenze mit kritischer Durchtrittsfrequenz.
Aktualisiert: 2020-12-06
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