Computergestützte Berechnungswerkzeuge
Computer Aided Calculation Tools

Die Lehrveranstaltung führt zunächst ein in das naturwissenschaftliche Programmsystem MATLAB, stellvertretend für heute übliche leistungsstarke Werkzeuge zur numerischen Bearbeitung von einfachen bis hin zu komplexen Problemen der Ingenieurwissenschaften auf PC‘s und Workstations.

MATLAB ist in den Ingenieurwissenschaften der Universität Duisburg-Essen seit Jahren etabliert und steht als Studierendenversion frei zur Verfügung. Die Studierenden können somit auf den eigenen Rechnern die in der Lehrveranstaltung gegebenen Beispiele und Übungsaufgaben bearbeiten und auch im Team weiterentwickeln. Somit können Grundlagen der Ingenieurmathematik nicht nur theoretisch sondern auch experimentell erfahren werden. Darüber hinaus entsteht ein Gefühl für Laufzeiteigenschaften und Fehlertoleranzeffekte.

Nach dieser Einführung, die im Wesentlichen einen Überblick über Sprachelemente (Variablen, Mathematische Funktionen, Vektoren und Matrizen, Vektor- und Matrizenoperationen, Vergleichs- und logische Operatoren, Verzweigungen und Schleifen, MATLAB-scripts und MATLAB-functions) sowie 2D/3D-Grafik und Besonderheiten symbolischer Rechnungen unter MATLAB gibt, wird vertiefend gezeigt, wie der Computer in ausgewählten Bereichen der Ingenieurwissenschaften eingesetzt wird.

Die Studierenden können erste praktische spezifische Probleme mit dem Computer lösen sowie ingenieurtypische, universell einsetzbare Softwarewerkzeuge (insbesondere im weiteren Verlauf des Studiums!) teamorientiert anwenden. Hierbei steht nicht das konkrete Softwarewerkzeug im Mittelpunkt, sondern der grundsätzliche Umgang mit dem Computer zur Unterstützung der Ingenieurarbeit, sei es in Form von Berechnungsmethoden, computergestützten Literaturrecherchen, projektplanungswerkzeugen oder Ähnliches. Dadurch sind die Studierenden bereits frühzeitig in der Lage, das ingenieurwissenschaftliche Denken mit Hilfe von modernen Computerwerkzeugen anzuwenden. Die Motivation des Lernens in den ansonsten sehr theoretischen ersten Studienjahren wird somit erhöht.

[1] The Mathworks: Interaktive Tutorials zu MATLAB und Simulink
http://www.mathworks.de/academia/student_center/tutorials/

[2] Benker, H.: Mathematik mit MATLAB.
Eine Einführung für Ingenieure und Naturwissenschaftler.
Springer Verlag, Wien New York 2000

[3] Biran, A.; Breiner, M.: MATLAB für Ingenieure.
Systematische und praktische Einführung für Ingenieure
Addison-Wesley Longman Verlag GmbH, 1997 (2. Aufl.), 1999 (3. Aufl.)

[4] Hoffmann, J.: MATLAB und SIMULINK.
Beispielorientierte Einführung in die Simulation dynamischer Systeme
Addison-Wesley Longman Verlag GmbH, 1998 (1. korr. Aufl.)

[5] Beucher, O.: MATLAB und SIMULINK.
Grundlegende Einführung
Pearson Studium, München 2002 (2. korr. Aufl.)

[6] Angermann, A.; Beuschel, M; Rau, M; Wohlfarth, U.: MATLAB-Simulink-Stateflow
Grundlagen, Toolboxen, Beispiele
Oldenbourg Verlag, München Wien 2007 (5. aktualisierte Aufl.)

[7] Überhuber, C.W.; Katzenbeisser, S; Praetorius, D.: MATLAB 7
Springer Verlag, Wien New Yoork 2005

[8] Skripte und Manuals zur Veranstaltung

The course provides an introduction to the scientific program system MATLAB which is today a standard high performance tool for the numeric treatment of simple up to complicated problems of engineering sciences on PC‘s and Workstations.

MATLAB is established in the engineering faculty of the University of Duisburg-Essen since years and is available as a free student version. Thus students can reprocess the examples and exercises given in the lectures on their own computers and can extend these by themselves or in teams as well. Therefore, basic engineering mathematics will be learned not only theoretically but also experimentally. In addition, a feeling for runtime behavior and error tolerance effects will be given.

After this introduction which essentially is an overview of language elements (variables, mathematical functions, vectors and matrices, vector and matrix operations, relational and logical operators, branching and loops, MATLAB-scripts and MATLAB-functions) as well as 2D/3D graphics and characteristics of symbolic computing in MATLAB there will be shown in more detail how the computer is used in selected fields of engineering science.

Students are able to solve specific practical problems using computer in a group and use universal engineering software tools (particularly, in the further courses of studies!). Here focus is not the actual software tool but the basic handling using the computer to support engineering problems. These could be in the form of calculation methods, computerized literature search, project planning tools or similar tasks. Thus the students are at an early stage in a position to apply engineering thinking with the aid of modern computer tools. The motivations of learning would be increased.in the first year of engineering studies

[1] The Mathworks: Interaktive Tutorials zu MATLAB und Simulink
http://www.mathworks.de/academia/student_center/tutorials/

[2] Benker, H.: Mathematik mit MATLAB.
Eine Einführung für Ingenieure und Naturwissenschaftler.
Springer Verlag, Wien New York 2000

[3] Biran, A.; Breiner, M.: MATLAB für Ingenieure.
Systematische und praktische Einführung für Ingenieure
Addison-Wesley Longman Verlag GmbH, 1997 (2. Aufl.), 1999 (3. Aufl.)

[4] Hoffmann, J.: MATLAB und SIMULINK.
Beispielorientierte Einführung in die Simulation dynamischer Systeme
Addison-Wesley Longman Verlag GmbH, 1998 (1. korr. Aufl.)

[5] Beucher, O.: MATLAB und SIMULINK.
Grundlegende Einführung
Pearson Studium, München 2002 (2. korr. Aufl.)

[6] Angermann, A.; Beuschel, M; Rau, M; Wohlfarth, U.: MATLAB-Simulink-Stateflow
Grundlagen, Toolboxen, Beispiele
Oldenbourg Verlag, München Wien 2007 (5. aktualisierte Aufl.)

[7] Überhuber, C.W.; Katzenbeisser, S; Praetorius, D.: MATLAB 7
Springer Verlag, Wien New Yoork 2005

[8] Skripte und Manuals zur Veranstaltung