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Aufgabenstellung:

Betrachtet wird in Bild 1 ein Behälter, der über eine drehzahlvariable Pumpe gefüllt und über ein Ventil entleert wird. Der Zufluss ist dabei von der Ankerspannung sowie vom Druck im Behälter abhängig.

Abbildung

Bild 1: Behälter mit Pumpe

 

Der hydraulische Widerstand des Ventils kann durch die Gleichung mit dem Parameter sowie dem Druck berechnet werden. Der Arbeitspunkt (AP) der Pumpe ist durch einen Kreis gekennzeichnet.

 

Abbildung

Bild 2: Durchflusskennlinie Pumpe

  1. Linearisieren sie die nichtlineare Gleichung von Geben Sie die linearisierte Gleichung mit allen notwendigen Kennwerten an. Verwenden Sie für die Berechnung folgenden Wert für den Differenzdruck: .
  2. Geben Sie die allgemeine linearisierte Gleichung von an und bestimmen Sie alle Parameter anhand der Kennlinien in Bild 2.

Lösungsweg:

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a) Analytische Linearisierung

Allgemeine Form:

Umformen zum einfacheren Ableiten

Partielle Ableitung:

Linearisierte Form mit Abweichungsgrößen:

Mit absoluten Größen folgt:

b) Graphische Linearisierung

Allgemein:

Hier:

Ablesen des Arbeitspunkts , der Tangente und der Sekantenpunkte aus dem Diagramm:

Abbildung

Ablesen der Punkte und bestimmen der Steigungen:

Aufstellen der linearisierten Form mit Abweichungsgrößen:

Mit absoluten Größen:

Lösung: